双酚A（BPA）是废水中常见的内分泌干扰物。溴氧化铋（BiOBr）是一种典型的可见光光催化剂，但其仅能吸收波长小于450nm的光。硫化铋（Bi₂S₃）的带隙极窄（约1.3eV），能吸收整个可见光甚至近红外光。然而，单独Bi₂S₃的光生电子-空穴极易复合。将两者通过能带匹配构建Z型异质结，则能取长补短。Bi₂S₃作为光捕获天线，吸收低能光子产生电子-空穴对；在Z型路径下，BiOBr导带上还原能力较弱的电子与Bi₂S₃价带上氧化能力较弱的空穴复合，从而在空间上保留了BiOBr价带上的强氧化性空穴和Bi₂S₃导带上的强还原性电子。这些被保留的强氧化性空穴能高效产生·OH，强还原性电子能高效产生·O₂⁻，两者协同攻击BPA分子。本研究通过简单的阴离子交换法，以BiOBr纳米片为模板，将部分Br⁻替换为S²⁻，在BiOBr表面原位生成了Bi₂S₃纳米颗粒，形成接触紧密的Bi₂S₃/BiOBr Z型异质结。

  UV-Vis DRS证实，复合催化剂的吸收边带显著红移至近红外区。在可见光照射下，Bi₂S₃/BiOBr在60分钟内对BPA（20mg/L）的降解率高达98%，矿化率超过65%，其反应速率常数是纯BiOBr的10倍，是纯Bi₂S₃的35倍。自由基捕获实验和ESR证实了·O₂⁻和·OH是降解BPA的主要活性物种，完美印证了Z型机理。该催化剂在5次循环使用中展现了良好的稳定性和可重复使用性。该研究通过原位拓扑转化构建了接触紧密的Z型异质结，充分发挥了窄带隙半导体作为光吸收天线和宽带隙半导体作为强氧化还原引擎的协同优势，为利用全太阳光谱深度净化水中内分泌干扰物提供了高效的催化材料。

标签: