共价有机框架（COFs）是一类新兴的晶态多孔聚合物，具有可设计的能带结构、高比表面积和优异的可见光吸收性能。然而纯COF的光生载流子复合率通常较高。将其与传统无机半导体复合构建S型异质结，是提升其催化性能的有效策略。BiOBr是一种可见光响应的铋基光催化剂，其能带结构与许多COF（如TpPa-1）匹配，适合构建S型异质结。本研究通过原位溶剂热法，在COF TpPa-1纳米片上生长了BiOBr纳米片，形成了紧密接触的S型异质结。

  在S型电荷转移路径下，BiOBr导带上还原能力较弱的电子与COF价带上氧化能力较弱的空穴在界面处复合。这一过程使得BiOBr价带上具有强氧化能力的空穴和COF导带上具有强还原能力的电子被选择性地保留下来，分别用于氧化降解有机物（如双酚A）和还原重金属离子（如Cr(VI)），实现了“一石二鸟”的同步处理效果。在可见光照射下，该异质结对双酚A的氧化降解速率和Cr(VI)的还原速率分别是纯BiOBr的8倍和10倍。当两者共存时，去除效率均得到进一步提升，体现了氧化与还原半反应的相互促进。

  电子顺磁共振和自由基捕获实验证实了空穴和超氧自由基分别是氧化和还原的主要活性物种。经过5次循环使用，催化剂活性保持稳定。该研究首次将新兴的COF材料与传统光催化剂进行S型异质结耦合，实现了废水中有机-无机复合污染物的同步高效光催化去除，为设计多功能水处理光催化剂开辟了新方向。COF材料的高比表面积和规整孔道结构也为污染物吸附和传质提供了额外的优势，使其在处理低浓度污染物时同样表现出色。

标签: