造纸工业每年产生大量含有木质素及其衍生物的废水，这些物质因具有复杂的酚类结构和高分子量，难以降解，导致废水处理效率低下。传统的高级氧化技术如臭氧氧化和超临界氧化虽有效，但存在能耗高、污泥产量大等缺点。光催化技术作为一种环境友好、高效彻底的氧化方法，为木质素废水的处理提供了新思路。然而，传统光催化剂如ZnIn₂S₄（ZIS）存在光生载流子复合率高、表面化学状态不佳等问题，限制了其实际应用。

本研究通过阳离子表面活性剂（CTAB）的原位修饰策略，成功构建了具有表面疏水性和体相同质结的ZnIn₂S₄光催化剂（ZIS-X）。CTAB的引入不仅显著增强了催化剂的疏水性，提高了对木质素和O₂的吸附能力，还通过诱导金属缺陷形成了体相同质结，有效促进了光生载流子的分离。实验结果表明，随着硫源（TAA）用量的增加，催化剂的缺陷浓度和疏水性逐渐提高。其中，ZIS-10表现出最佳性能，在模拟太阳光照射40分钟后，木质素的降解效率达到95%，矿化率为76%，其降解速率是未修饰ZIS的9.8倍。此外，ZIS-10在循环使用后仍能保持82%的降解效率，展现出良好的稳定性。

机理研究表明，ZIS-10的优异性能源于其疏水表面和体相同质结的协同作用。疏水性表面通过疏水相互作用增强了木质素和O₂的吸附，而体相同质结通过Ⅱ型电荷转移机制实现了光生电子和空穴的有效分离，提升了光催化性能。

Engineering Hydrophobic Bulk-Phase Homojunctions in ZnIn₂S₄ for Enhanced Photocatalytic Lignin Degradation

Xuan Liu, Yufeng Gong, Runlin Chen, Lan Zhou, Haotian Duan, Hongming Lou, Yuxia Pang, Dongjie Yang, Xueqing Qiu

ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202500055