钛酸铋钠光催化与压电催化性能研究

发布时间：2021-12-16 14:48

　　半导体光催化材料由于在解决环境问题和世界能源问题上表现出的巨大潜力,而受到广泛的关注和研究。传统的光催化材料,如TiO₂、WO₃、ZnO等)的带隙较宽,只能被紫外光激发,且载流子复合严重,所以其可见光光催化活性较低。因此,探索发展具有可见光响应的高活性光催化材料很有必要。很多具有压电性的半导体因其存在内建电场能够促进光生电荷的定向分离,因而被用于光-压电协同催化。其中,部分层状结构的Bi系光催化材料,由于具有压电性能而吸引了大量研究者的研究兴趣。钛酸铋钠具有成本低廉,制备工艺简单以及良好的压电性能等特点,因此本文将研究不同形貌钛酸铋钠(Na_0.5Bi_0.5TiO₃和Na_0.5Bi_4.5Ti₄O₁₅)材料的光催化、压电催化以及协同催化活性与机理。首先采用水热法在不同矿化剂NaOH浓度下合成得到不同形貌Na_0.5Bi_0.5TiO₃... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

半导体光催化剂光催化机理图

3和压电体，所有的热释电体也都是具有压电性，但是仅有部分压电材料属于铁电体和热释电体（图1-3）。图1-3压电体、热释电体、铁电体关系图不论诱导原因是什么（机械应力、温度变化、自发形成），内建场都可以影响发生在压电体表面的化学反应。例如，在TiO2催化反应体系中，离子溶液中局部化学势不同，不同界面附近能带发生弯曲，载流子就会移向不同的界面参加化学反应。但是在铁电体材料中，如BaTiO3，在内部电荷极化的作用下，材料会产生自发内建常同时，这种极化作用可以被半导体内部的自由电子和外部界面所吸附的溶液离子所产生去极化场所中和（图1-4）。如图1-5所示，BaTiO3不同表面由于极化作用导致电图1-4电解质溶液中受应力作用的BaTiO3电荷分布图（Z,Liang2019）图1-5受应力作用的BaTiO3电子、空穴行为图（Z,Liang2019）势不同（图中正电荷用C+表示，负电荷表面用C-表示），因为正电荷表面电势大于内部电势，负电荷表面电势小于内部电势，所以负电荷表面附近能带向上弯曲而正电荷表面附近能带向下弯曲。由于此种原因，半导体内部的自由载流子会分别在负电荷面和正电荷面附近积累，从而促进了电荷分离效率。内建场类似一个材料内部的p-n

3和压电体，所有的热释电体也都是具有压电性，但是仅有部分压电材料属于铁电体和热释电体（图1-3）。图1-3压电体、热释电体、铁电体关系图不论诱导原因是什么（机械应力、温度变化、自发形成），内建场都可以影响发生在压电体表面的化学反应。例如，在TiO2催化反应体系中，离子溶液中局部化学势不同，不同界面附近能带发生弯曲，载流子就会移向不同的界面参加化学反应。但是在铁电体材料中，如BaTiO3，在内部电荷极化的作用下，材料会产生自发内建常同时，这种极化作用可以被半导体内部的自由电子和外部界面所吸附的溶液离子所产生去极化场所中和（图1-4）。如图1-5所示，BaTiO3不同表面由于极化作用导致电图1-4电解质溶液中受应力作用的BaTiO3电荷分布图（Z,Liang2019）图1-5受应力作用的BaTiO3电子、空穴行为图（Z,Liang2019）势不同（图中正电荷用C+表示，负电荷表面用C-表示），因为正电荷表面电势大于内部电势，负电荷表面电势小于内部电势，所以负电荷表面附近能带向上弯曲而正电荷表面附近能带向下弯曲。由于此种原因，半导体内部的自由载流子会分别在负电荷面和正电荷面附近积累，从而促进了电荷分离效率。内建场类似一个材料内部的p-n

【参考文献】：
期刊论文
[1]铋系光催化剂去除环境污染物[J]. 丁星,杨祥龙,熊中亮,陈浩,张礼知.  化学进展. 2017(09)
[2]铋系光催化剂的形貌调控与表面改性研究进展[J]. 赫荣安,曹少文,余家国.  物理化学学报. 2016(12)
[3]ABO3-based photocatalysts for water splitting[J]. Jinwen Shi,Liejin Guo.  Progress in Natural Science:Materials International. 2012(06)



本文编号：3538324