基于卤氧化铋能带结构调控及光催化降解污染物的研究

发布时间：2024-02-21 20:34

　　当今世界环境污染问题已严重威胁到人类健康和社会可持续发展,因此急需绿色高效的技术来解决这一难题。近年来,半导体光催化剂对污染物的降解均表现出较高的光催化效率,从而成为研究热点。近年来,铋系半导体尤其是卤氧铋BiOX(X=F,Cl,Br,I)由于1)固有的层状结构形成内部静电场,2)易于形成氧空位,3)易于形成固溶体实现带隙调控,引起了研究者们的广泛关注。然而目前探究的催化剂存在以下几个问题:1)对于偶氮化合物和芳香化合物降解效率仍然较低;2)设计催化剂使用的有效复合策略较少(例如单一的晶面控制、引入阴/阳离子或仅仅形成异质结);3)实现氧空位合成的条件较为苛刻且无离子缺陷的引入。本文以Bi(NO₃)₃·5H₂O,KCl,KI,NaBr,乙二醇和NaH₂PO₄等为原料;(1)合成了不同物相比例的BiOCl_0.9I_0.1/BiPO₄ Z-型异质结;(2)通过调节温度实现BiOBr氧空位的生成及能带结构的调控;(3)控...

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【部分图文】：

图1.1半导体光催化降解机理示意图

2催化降解成二氧化碳和水。这就是半导体光催化降解污染物的机理。图1.2由于存在内部电场引起的五种类型异质结的光生电荷载流子转移过程：（a）I-1型（n-n结）（b）I-2型（p-n结）（c）II-1型（直接Z型（n-n结））（d）II-2型（p-n结）和（e）III-1型图1.1....

图1.2由于存在内部电场引起的五种类型异质结的光生电荷载流子转移过程：（a）

2催化降解成二氧化碳和水。这就是半导体光催化降解污染物的机理。图1.2由于存在内部电场引起的五种类型异质结的光生电荷载流子转移过程：（a）I-1型（n-n结）（b）I-2型（p-n结）（c）II-1型（直接Z型（n-n结））（d）II-2型（p-n结）和（e）III-1型图1.1....

图1.3具有交错带配置的直接Z方案的示意图（W1
3Zhang等人[19]对异质结的设计进行深入的研究，根据带对准的类型和内部电场的方向，将异质结分为五种不同的类型（如图1.2所示），每种类型都与其自身的电荷转移特性有关。其中Ⅰ-1型（n-n结）和I-2型（p-n结）有利于光生电子和空穴的有效分离和迁移。相反，Ⅱ-1型（直接Z-....

图1.4所示[21]，图1.4a显示了具

4内部静电场会极大的影响相应半导体导带和价带上电子和空穴的迁移方向。正如图1.3c所示，由于电场方向为PCI→PCII，基于光生载流子带电的同性相斥和异性相吸原理，PCI导带上的电子会向右迁移与PCII价带上的空穴复合，同时PCI价带上的空穴和PCII导带上的电子会因为电场的存在....

本文编号：3905861