DOI: 10.1007/s10854-021-05441-4

Ga2O3是一种超宽带隙半导体材料（Eg= 4.9ev），仅在深紫外光照射下（λ＜258nm）才具有光催化活性。本研究采用静电纺丝法制备了Ga2O3/ZnO/WO3双S型异质结复合纳米纤维。结果表明，复合纳米纤维在紫外-可见光照射下具有很强的光催化活性和高灵敏度响应。根据S型异质结能带匹配理论，Ga2O3、ZnO和WO3的光生电子（e-）在足够能量的紫外-可见光照射下从价带（VB）转移至导带（CB），并且在VB中产生光生空穴（h+）。这些因素（内部电场、能带弯曲和库仑引力）是通过复合以消除无用e-和h+的驱动力。因此，Ga2O3的CB中具有强还原能力的强e-和WO3的VB中具有强氧化能力的h+被保留下来以参与光催化反应。以罗丹明B（RhB）染料为降解靶，测定了WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3纳米纤维在紫外-可见光照射下120分钟内的降解效率。实验结果表明，与WO3和ZnO/WO3纳米纤维相比，Ga2O3/ZnO/WO3复合纳米纤维具有最高的光催化活性和优异的氧化还原性能。此外，Ga2O3/ZnO/WO3对紫外-可见光谱的响应范围显著扩大。

图1.a）WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3的XRD图。b）在不同煅烧温度下Ga2O3/ZnO/WO3的XRD图谱。c）在600℃的煅烧温度下Ga2O3/ZnO/WO3的XRD图谱。

图2.a-f）Ga2O3/ZnO/WO3复合纳米纤维的低倍和高倍放大FESEM图像。

图3.a，b）Ga2O3/ZnO/WO3的EDX元素分析。c-f）四种元素Ga、Zn、W和O的分布。

图4.a）Ga2O3/ZnO/WO3从最初至120分钟时的紫外可见吸收光谱。b）120分钟后，WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3的紫外可见吸收光谱。

图5.a）Ga2O3/ZnO/WO3从最初至120分钟时的透射光谱。b）120分钟后，WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3的透射光谱。

图6.a）在不同激发波长下Ga2O3/ZnO/WO3的光致发光光谱。b）在300nm的激发波长下，WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3的光致发光光谱。

图7.a）Ga2O3/ZnO/WO3的XPS光谱。b-e）Ga3d区、Zn2p区、W4f区和O1s区的XPS光谱。

图8.a）WO3、ZnO/WO3和Ga2O3/ZnO/WO3从最初至120分钟的降解效率。b）具有不同元素摩尔比的Ga2O3/ZnO/WO3复合纳米纤维的降解效率。

图9.Ga2O3/ZnO/WO3的双S型异质结光催化机理图。