異質(zhì)結(jié)界面處的內(nèi)電場(IEF)可以分離光激發(fā)的電荷載流子并提高光催化性能。復旦大學付洪波、武漢紡織大學劉麗君等制備了CDs修飾的WO₃矩形納米片，以探索光激發(fā)電荷分離的驅(qū)動力和甲醛和丙酮等揮發(fā)性有機化合物(VOC)的光催化氧化機理。

從CD到WO₃的界面IEF，這種電場驅(qū)動光激發(fā)電子向CDs傳輸，光生空穴聚集在WO₃處，實現(xiàn)光生電荷空間分離。H₂O優(yōu)先化學吸附在WO₃的配位W原子上，具有延長的H-O鍵和彎曲的H-O-H角，這有利于H₂O活化并產(chǎn)生·OH自由基。

另外，WO₃/CDs (WC1)對HCHO 和CH₃COCH₃的可見光光氧化顯示出優(yōu)異的光催化活性，CO₂產(chǎn)率分別為411 μmol g^-1 h^-1和188 μmol g^-1 h^-1，優(yōu)于大多數(shù)WO₃基光催化劑。增強的光催化性能與IEF誘導的電荷分離、有利的·OH產(chǎn)生和VOC化學吸附相關(guān)。

光催化降解過程中WC_x中的電荷分離過程為：

1. 在可見光照射下，WO₃價帶中的電子被光激發(fā)并躍遷至導帶，在價帶中留下空穴。

2. 存在一個方向從CD指向WO₃的IEF，在IEF的驅(qū)動下，WO₃導帶的光生電子被迫遷移到CD，而空穴被排斥并聚集在WO₃的價帶。

因此，電子-空穴對在WO₃/CDs中具有有效的空間分離。分離的電荷隨后參與表面氧化還原，最終將VOC礦化為CO₂和H₂O。

Unique Insights into Photocatalytic VOCs Oxidation over WO₃/Carbon Dots Nanohybrids Assisted by Water Activation and Electron Transfer at Interfaces. Journal of Hazardous Materials, 2021. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.127134