光芬顿技术将光催化与芬顿反应相结合，利用光生电子加速Fe³⁺/Fe²⁺循环，从而持续高效地催化H₂O₂产生·OH。但传统体相催化剂光生载流子复合率高，量子效率低。量子点（QDs）是一类尺寸在1-10nm的纳米晶，具有量子限域效应和极大比表面积。CuFeS₂（黄铜矿）量子点不仅含有芬顿活性成分铁和铜，而且其窄带隙（约1.0eV）可以吸收整个可见光区。将其与具有上转换荧光和优异电子传导能力的碳量子点（CQDs）通过能级匹配构建成异质结构，有望极大地提升光生电子-空穴的分离效率和界面电荷转移动力学，从而极大强化芬顿反应。

  本研究合成的CuFeS₂ QDs尺寸约3nm，与N-CQDs复合后形成全量子点基的异质结。在模拟太阳光下，该催化剂在极低H₂O₂投加量下，对多种目标抗生素（如甲硝唑、环丙沙星、磺胺甲噁唑等）的降解速率常数，分别是单独CuFeS₂ QDs和单独芬顿体系的6.3倍和22倍。处理某制药厂的实际废水，在催化剂投加量0.2g/L和H₂O₂ 5mM的条件下，60分钟内COD和TOC去除率分别达到78%和55%，废水毒性（费氏弧菌发光抑制率）从90%降至20%以下。

  机理研究揭示了其高效光芬顿活性的根源。飞秒瞬态吸收光谱和功函数计算证实，CuFeS₂ QDs和CQDs之间形成了一个全固态Z型异质结。在光激发下，CuFeS₂导带中的光生电子被迅速转移到CQDs的价带，与那里的空穴复合。这一电子传输路径，使得CuFeS₂价带中保留了具有强氧化能力的空穴（用于直接氧化有机物或水），而CQDs的导带则聚集了高能电子。这些高能电子迅速被传递到催化剂表面吸附的Fe³⁺和Cu²⁺离子上，极大加速了Fe³⁺/Fe²⁺和Cu²⁺/Cu⁺的还原再生，从而高效催化H₂O₂分解产生·OH。该研究在原子和超快时间尺度上，诠释了量子点异质结光芬顿催化剂的卓越性能，为处理高浓度、高毒性工业制药废水提供了一种极富潜力的纳米催化新材料和新技术。

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