如何高效分离光生电荷是提高光催化剂效率的关键问题之一。构建p-n结构是解决该问题的重要手段。石墨烯量子点/二氧化钛体系是最有前景的光催化材料之一，但由于p型石墨烯量子点的缺乏，难以和n型的二氧化钛组成p-n结构。 理学院石墨烯研究组通过磷掺杂的方式，合成了p型的磷掺杂石墨烯量子点（P-GQDs），并将其负载到二氧化钛（TiO2）表面得到了具有p-n结构的P-GQDs/TiO2光催化剂，提升了其光催化性能。
研究结果表明，采用磷掺杂能调整GQDs的电子性质，将GQDs的n型半导体行为转变为p型P-GQDs，P-GQDs与n型TiO2在界面上形成稳定的p-n结。在模拟紫外光照射下，14 min内甲基橙的降解率高达95.5%。这是因为光激发产生的电场以及p-n结形成的能级差能有效、快速地分离光生电荷，从而明显加快了污染物的降解速度。这项工作为量子点和半导体复合光催化剂的应用提供了一个新的前景。
该研究成果发表在Applied Surface Science期刊上(DOI：10.1016/j.apsusc.2020.146724)，第一作者为理学院研究生郭增生，指导老师为唐涛副教授和李明教授。
Fig. 1 (a), (b) GQDs和P-GQDs的紫外-可见吸收光谱和PL光谱；(c), (d) GQDs和P-GQDs的莫特-肖特基曲线。
Fig. 2 (a)不同光催化剂在紫外光照射下降解MO的光催化性能；(b)不同光催化剂对应的拟一阶动力学数据；
(c) P-GQDs-150/TiO2光降解MO的循环稳定性；(d)不同质量P-GQDs的P-GQDs/TiO2样品的光吸收示意图。
Fig. 3 紫外光照射下GQDs/TiO2和P -GQDs/TiO2可能的反应机理示意图。
