如何高效分離光生電荷是提高光催化劑效率的關鍵問題之一。構建p-n結構是解決該問題的重要手段。石墨烯量子點/二氧化钛體系是最有前景的光催化材料之一，但由于p型石墨烯量子點的缺乏，難以和n型的二氧化钛組成p-n結構。  理學院石墨烯研究組通過磷摻雜的方式，合成了p型的磷摻雜石墨烯量子點（P-GQDs），并将其負載到二氧化钛（TiO2）表面得到了具有p-n結構的P-GQDs/TiO2光催化劑，提升了其光催化性能。

研究結果表明，采用磷摻雜能調整GQDs的電子性質，将GQDs的n型半導體行為轉變為p型P-GQDs，P-GQDs與n型TiO2在界面上形成穩定的p-n結。在模拟紫外光照射下，14 min内甲基橙的降解率高達95.5%。這是因為光激發産生的電場以及p-n結形成的能級差能有效、快速地分離光生電荷，從而明顯加快了污染物的降解速度。這項工作為量子點和半導體複合光催化劑的應用提供了一個新的前景。

該研究成果發表在Applied Surface Science期刊上(DOI：10.1016/j.apsusc.2020.146724)，第一作者為理學院研究生郭增生，指導老師為唐濤副教授和李明教授。

    Fig. 1 (a), (b) GQDs和P-GQDs的紫外-可見吸收光譜和PL光譜；(c), (d) GQDs和P-GQDs的莫特-肖特基曲線。

Fig. 2 (a)不同光催化劑在紫外光照射下降解MO的光催化性能；(b)不同光催化劑對應的拟一階動力學數據；

(c) P-GQDs-150/TiO2光降解MO的循環穩定性；(d)不同質量P-GQDs的P-GQDs/TiO2樣品的光吸收示意圖。

Fig. 3 紫外光照射下GQDs/TiO2和P -GQDs/TiO2可能的反應機理示意圖。