抗生素的广泛使用使它们成为全球环境中的重要新兴污染物[1]。最近的研究在多个地理区域的水系统中持续检测到四环素抗生素的残留，这突显了现有水污染控制基础设施面临的严峻挑战。四环素（TC）是一种广谱抗生素，由于其有效性而在人类医学和畜牧业中得到广泛应用，但由于其分子结构而特别成问题[2]。其稳定的四环核结合了多个羟基和酰胺基团，赋予了亲水性和化学惰性，导致其在自然水体中的顽固性和持久性。传统的修复策略，包括生物处理和活性炭吸附，在去除TC方面效果有限，从而导致其在水环境中的累积[3]。四环素抗生素对自然非生物降解具有高度抗性，因此开发高效且环境可持续的TC降解技术至关重要。
氧化亚铜（Cu2O）是一种p型半导体，具有2.0-2.2 eV的窄直接带隙，能够有效吸收可见光[4,5]。它具有低制备成本、简单的合成工艺以及高效生成光生电子-空穴对的能力。这些特性使其成为降解有机污染物的理想光催化剂[[6], [7], [8], [9], [10], [11]]，突显了其在光催化修复TC方面的潜在作用。然而，纯Cu2O的实际催化性能受到严重限制[12]。例如，一项先前的研究[13]报告称，在可见光照射下，纯Cu2O纳米颗粒的TC降解效率仅为22.76%。此外，Cu2O还存在显著的内在光腐蚀问题：光生空穴会诱导Cu2O的自氧化，将其晶体结构转化为氧化铜（CuO），而氧化铜的光催化活性极低。这严重阻碍了其长期稳定性和光催化反应的持续进行[14]。
为了克服这些缺点，人们探索了各种改性策略。虽然单原子掺杂可以在一定程度上提高降解效率，但通常需要较长的反应时间[15,16]。因此，更有效的策略，如贵金属沉积[17,18]以及与金属氧化物[19,20]或金属硫化物[21,22]构建异质结，已被广泛研究。其中，将Cu2O与金属硫化物耦合被认为是一种非常有吸引力的方法，因为它们具有良好的带对齐和高效的电荷分离[23]。现有研究证实，基于硫化物的异质结（如Cu2O/MoS2 [21]和Cu2O/CdS [24]）可以显著增强界面电荷转移并提高Cu2O的催化性能。这些发现为合理设计用于环境修复的稳健Cu2O基异质结提供了关键见解。
硫化铟（In2S3）是一种n型半导体，由于其可调的带结构和优异的光化学稳定性，特别适合作为耦合伙伴[25,26]。诸如ZnO/In2S3 [25]和WO3@In2S3 [26]之类的复合材料已经证明，将In2S3与其他半导体集成可以显著提高电荷分离效率，抑制电子-空穴复合，并改善光催化应用中的长期耐久性。尽管已经研究了In2S3与Cu2O的耦合，但大多数报道的系统都集中在光电化学（PEC）电极上，其中Cu2O通常生长在In2S3支架上（例如，Cu2O纳米颗粒沉积在In2S3纳米片阵列上用于水分解）[27]，因此其结构和工作条件与悬浮液中的粉末光催化剂有根本不同。相比之下，本研究采用了一种结构相反的基于粉末的配置，其中In2S3作为纳米级域分散在预先合成的Cu2O八面体表面，形成专门用于水悬浮液中污染物光催化降解的In2S3修饰的Cu2O复合材料。
Cu2+、In3+和S2−的直接一步共沉淀过程容易产生不希望的副反应，因为Cu+对S2−有很强的亲和力，容易形成硫化铜杂质（CuS或Cu2S）。这些杂质会与所需的In2S3相的形成竞争，并破坏定义明确的异质界面的构建。为了克服这一限制并实现对形态和界面质量的精确控制，本研究采用了逐步组装策略。在这种方法中，Cu2O八面体和In2S3纳米结构分别在最佳条件下独立合成，然后通过水热处理结合，通过定向附着和异质成核实现界面耦合[28]。这种逐步方法允许独立优化Cu2O和In2S3，有效避免了寄生硫化铜相的形成，并促进了稳健的In2S3修饰的Cu2O界面的构建。这种结构预计可以保护亚稳态的Cu2O核心，并在悬浮液光催化中建立高效的界面接触，以增强电荷分离。
在这项研究中，通过这种逐步水热路线合成了新型的In2S3/Cu2O异质结光催化剂，并系统地评估了其对TC的降解性能。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、电化学阻抗谱（EIS）和紫外-可见光漫反射光谱（UV-Vis DRS）等综合表征方法研究了材料的物理化学和光学性质。此外，还利用自由基捕获实验和液相色谱-质谱（LC-MS）分析来识别活性物种并阐明具体的降解途径。通过揭示直接Z型电荷转移机制，这项研究证明了该异质结在去除新兴污染物方面的有效性，突显了这种工程化光催化剂在可持续水净化应用中的潜力。
