納米鎢酸鹽異質結光催化劑的合成、性能和機理研究

《納米鎢酸鹽異質結光催化劑的合成、性能和機理研究》是依託福建師範大學，由宋旭春擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：納米鎢酸鹽異質結光催化劑的合成、性能和機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：宋旭春
• 依託單位：福建師範大學

項目摘要

本項目擬以MWO4（M=Fe, Co, Ni, Mn, Zn, Cd, Cu）類型鎢酸鹽同屬黑鎢礦結構，晶體結構相似，具有易於形成異質結的特點為基礎，製備出高量子轉換效率和寬光譜回響的納米鎢酸鹽異質結光催化劑。通過控制合成條件，製備出具有不同構型（混合型、核殼型、同軸型、表面分散型）和結構的一系列納米鎢酸鹽異質結材料。研究納米鎢酸鹽異質結界面微結構、能帶結構、異質結構型等與光催化性能的相互關係，闡明納米異質結構對光生電子-空穴的分離效率、界面電荷轉移的調控作用機制。通過上述研究，認識控制光催化過程的關鍵因素，指導設計新型高效寬光譜回響的光催化劑。

結題摘要

半導體光催化技術作為一種綠色技術被視為是一種較為理想的環境污染治理和能源生產技術。通過發展新型的光催化劑或者是對原來的催化劑進行改性可以進一步提高其套用性能。本研究項目成果包括如下內容： （1）設計合成了p-n型異質結CdWO4/BiOBr、BiOBr/ZnWO4、BiOI/Bi2MoO6, 非p-n型異質結ZnS/ZnWO4、AgI/AgIO3、AgI/BiOIO3、AgIO3/WO3，以及具有肖特基結的Ag2O/AgI/Ag異質結等不同類型異質結光催化劑，研究了不同類型異質結結構增強光生電子-空穴對的分離效率的機制； （2）成功製備了具有帶隙可調的C3N4/Zn1-xCdxS和Bi2WxMo1-xO6-BiOCl固溶體異質結。C3N4/Zn1-xCdxS異質結的光催化活性的差異主要是能帶結構影響可見光吸收性能，以及其CB能帶位置影響其還原O2生成O2•−自由基能力。Bi2WxMo1-xO6-BiOCl異質結光催化劑不同的能帶結構影響其光生電子和空穴的分離效率，並且影響光催化過程中活性物種的產生； （3）製備了具有{110}主導晶面的可見光催化劑Ag3PO4 微晶以及{001}和{101}主導晶面的BiOCl1−xBrx固溶體光催化劑。Ag3PO4微晶中的{110}晶面能夠有效地將光生電子-空穴對分離，進而提高光催化活性。而BiOCl1−xBrx固溶體的{001}晶面與反應物RhB產生相互作用，並促進了光生電子-空穴對的分離，從而提高光催化活性； （4）合成了Zn摻雜 CdWO4，Cd摻雜Bi2WO6，Ba摻雜Bi2WO6，Sn摻雜Bi2WO6，Mo摻雜 ZnWO4，Zn摻雜BiOCl和Zn摻雜BiOB摻雜型光催化劑，系統的研究了元素摻雜對光催化劑結構和性能的影響機制。 （5）製備了Fe3O4@C@BiOCl、Fe3O4@SiO2@BiOBr和Fe3O4@SiO2@Ag3PO4磁性光催化劑，該系列催化劑均表現出較高的光催化活性、穩定性和磁分離性能，提高了光催化技術的實用性。