《氯氧化鉍量子點薄膜的製備及其光催化機理研究》是依託重慶大學，由吳素娟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：氯氧化鉍量子點薄膜的製備及其光催化機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳素娟
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
氯氧化鉍（BiOCl）可直接利用太陽能對環境污染物進行有效降解，成為半導體光催化材料領域的研究熱點。其結構穩定性及光催化反應機理等關鍵問題還未有深入研究，特別是光輻照對BiOCl原子尺度上的微觀結構、元素化學計量比、表面性質的影響及相應的光催化反應動力學機理還不明確。本項目將通過水化學反應法合成BiOCl量子點薄膜，控制{001}晶面擇優生長和量子點顆粒尺寸。採用高分辨透射電子顯微鏡、電子能量損失譜對光輻照的BiOCl量子點微觀結構、氯氧元素的化學計量比進行分析，研究微觀結構、非化學計量比與光催化活性的內在關聯。擬通過光電化學法研究光催化反應過程中電荷輸運和表面反應，結合低能電子、光電子顯微鏡系統觀測表面結構和表面態的變化，揭示光催化反應機理，探索反應動力學規律。項目將為氯氧化鉍半導體光催化材料的進一步發展和套用提供科學依據。
結題摘要
半導體光催化材料可以直接利用太陽光的能量降解環境中的有機污染物，具有高效、節能、無二次污染等優點，已廣泛套用於環境淨化、消毒殺菌、醫療衛生等諸多方面，顯示出巨大的潛力和長久的生命力。氯氧化鉍（BiOCl）作為一種新型光催化材料，因其獨特的層狀結構以及內建電場，可直接利用太陽能對環境污染物進行有效降解，成為半導體光催化材料領域的研究熱點。然而，其結構穩定性，特別是光輻照條件下BiOCl原子尺度上的微觀結構、元素化學計量比、表面性質的影響及相應的光催化反應動力學機理還不明確，而該問題的解決對深入理解光催化反應機理和改善半導體材料光催化性能至關重要。針對此，我們合成了擇優取向可控的BiOCl納米片和薄膜，理解了光照條件下其微觀結構的演變和BiOCl可見光光催化反應動力學機制，取得的研究成果主要包括：（1）通過對反應溫度，PH值以及濃度調控實現了{001}晶面的擇優取向調控；（2）首次明確了BiOCl光輻照條件下羥基依賴的氧缺陷的形成機制，並通過羥基誘導形成缺陷來提高BiOCl的光電轉換效率和光催化活性；（3）指出氯元素由於強的電負性進一步促進了羥基誘導缺陷的形成；（4）原位透射電子顯微鏡研究發現金屬鉍易於析出，同時伴隨著氯原子和氧原子的丟失，表明由於鉍析出引入氧缺陷的形成；（5）由於部分原子丟失形成的非化學計量比的BixOyClz，具有超晶格結構拓展了可見光的吸收，並表現出n型半導體的特性，與p型半導體BiOCl基底結合形成了p-n結，提高了可見光光催化活性，揭示了BiOCl光催化反應的機理。
