软铋矿基微纳米材料的设计合成及其在光催化中的应用

发布时间：2024-12-11 01:02

　　 软铋矿基光催化材料以其独特的晶体结构、电子结构以及显著的可见光吸收能力吸引着研究者们浓厚的兴趣,然而,该材料由于自身结构及功能缺陷,如光生载流子极易复合、量子产量低、有限的活性位点、活性晶面暴露不足等,导致其光催化活性和稳定性仍有待提高。因此,如何在微纳尺度上对软铋矿基光催化剂进行结构设计和功能整合,进而实现光催化活性和稳定性的优化调变,仍是一个亟待解决的关键科学问题。本文主要综述了软铋矿基微纳米材料的合成策略及其在光催化领域的最新研究进展,重点就软铋矿基光催化材料的形貌调控、贵金属负载、半导体/石墨烯耦合、离子掺杂、新型软铋矿基光催化体系的开发等方面进行总结;同时对软铋矿材料在光催化领域的应用进行了探讨;最后对此类光催化材料今后的研究前景进行了展望。

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【部分图文】：

图1 典型的Bi25Ga O39立方块的TEM照片(a)、SAED照片(插图)和晶格条纹(b)、典型的Bi25Ga O39四面体的TEM照片(c)和SAED照片(插图)、晶格条纹(d)[35]

通常，不同晶面上的原子排列以及表面终结的原子类型与其晶体内部的原子是有区别的，这导致它们拥有不同的几何结构和电子结构，呈现出迥异的光催化活性[30～34]。Liu等以硝酸铋为铋源，镓酸钠为镓源，通过调控水热反应体系的pH值，成功制备了裸露晶面为{100}面的Bi25GaO39立方....

图2 Bi12Ti O20/Co的SEM照片(a,b)、EDS线扫描(c)和元素mapping照片(d～f)、以及TEM照片(g～i)[55]

本课题组在这方面也进行了有益的尝试，以柠檬酸三钠为络合剂，聚丙烯酰胺为表面活性剂，硝酸铋和硝酸铁分别为铋源和铁源，通过简单的水热反应，成功制备了纳米粒子组装的Bi25FeO40四面体(如图3所示)，并且通过调控反应的时间、温度、聚丙烯酰胺的用量、碱的用量，揭示了这种多级纳米结构的....

图3 Bi25Fe O40四面体的SEM照片(a～c)和TEM照片(d)[56]

图2Bi12TiO20/Co的SEM照片(a,b)、EDS线扫描(c)和元素mapping照片(d～f)、以及TEM照片(g～i)[55]2.1.4维度控制

图4“棒-点接触”示意图(a)和“面-面接触”示意图(b)

材料的复合是突破单一材料性能瓶颈的有效途径，并有望通过复合单元间的协同作用增强各自的性能，从而获得性能优越的异质光催化剂，异质半导体耦合技术就是其中一个典型例子[65～67]。例如，Nan等基于能带匹配原则，将两种半导体材料如C3N4和Bi12TiO20耦合在一起，获得了一例C....

本文编号：4015937