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MXene@TiO_(2)@Fe_(3)O_(4)三元复合材料的制备及其光催化性能

微纳电子技术 2023年第9期60卷 1414-1421页

作者：葛传楠顼建乐雷成龙江苏第二师范学院物理与信息工程学院南京210013

Ti3C2Tx作为二维MXene材料,由于其特殊的层状结构及优异的电导特性,成为目前光电能源领域研究的热点。尤其MXene作为助催化剂,对半导体材料的光催化反应活性具有显著的协同催化效应。以MXene材料为前驱体,通过水热法构筑MXene@TiO_(2)@F... 详细信息

Ti3C2Tx作为二维MXene材料,由于其特殊的层状结构及优异的电导特性,成为目前光电能源领域研究的热点。尤其MXene作为助催化剂,对半导体材料的光催化反应活性具有显著的协同催化效应。以MXene材料为前驱体,通过水热法构筑MXene@TiO_(2)@Fe_(3)O_(4)三元异质结构。与单一MXene和其二元复合材料相比,MXene@TiO_(2)@Fe_(3)O_(4)三元复合材料的光催化性能明显增强。最大光电流密度可达3.9μA/cm^(2),分别是单一MXene、MXene@TiO_(2)和MXene@Fe_(3)O_(4)的15倍、2.6倍和1.6倍。在可见光照射2 h内,MXene@TiO_(2)@Fe_(3)O_(4)复合材料对罗丹明B(RhB)的降解率可达99%,分别是单一MXene、MXene@TiO_(2)和MXene@Fe_(3)O_(4)的3.4倍、2.1倍和1.26倍。实验结果表明,由于MXene优异的电导特性和多元异质结构,使MXene成为电子俘获中心,有效抑制了光生电子-空穴对的复合。因此,高浓度的光生载流子有效增强了光催化氧化还原反应。本研究为新型复合光催化材料的设计提供依据,拓宽基于MXene材料在能源和绿色生态等领域的应用。

关键词： MXene 复合材料三元异质结构光催化光生载流子

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溴氧化铋的复合改性及光催化性能研究

溴氧化铋的复合改性及光催化性能研究

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作者：云久辽宁大学

学位级别：硕士

由于单体溴氧化铋光催化性能不强限制了其在实际中的应用,所以需要通过改性来提高溴氧化铋的光催化性能。本人发现溴氧化铋通过异质结构造和复合可以提高光催化性能,所以本文在这方面进行了深入研究。在多篇文献中提到二元异质结构造可... 详细信息

由于单体溴氧化铋光催化性能不强限制了其在实际中的应用,所以需要通过改性来提高溴氧化铋的光催化性能。本人发现溴氧化铋通过异质结构造和复合可以提高光催化性能,所以本文在这方面进行了深入研究。在多篇文献中提到二元异质结构造可以较好地提高溴氧化铋的光催化活性,所以本文构想并制备出了具有更高光催化性能的三元异质结构溴氧化铋,并实现了碳量子点与溴氧化铋的复合。本论文的具体内容如下:1.通过一步溶剂热法,将石墨相氮化碳(g-CN)及溴化银复合到溴氧化铋中,得到三元异质结构的溴氧化铋微米花球。通过XRD、SEM、EDS、XPS、UV-vis等检查方法,对样品的组成、形貌结构、光学性能进行了表征分析。制备的样品中石墨相氮化碳和溴化银均匀的堆叠复合在溴氧化铋微球表面。三元异质结构溴氧化铋与纯的溴氧化铋比起来禁带宽度变窄了,有效的提升了光生载流子的产生率,对可见光谱的吸收范围也有了明显的扩展。异质结构中电子迁移到了溴氧化铋的导带,空穴聚集到了石墨相氮化碳的价带,电子空穴空间上的分离又有效的抑制了电子空穴对的复合。最后,我们使用可见光照射样品液相降解罗丹明B的实验分析了样品的光催化活性,60min光照后单体溴氧化铋降解罗丹明B的效率为32.3%,两种二元异质结构样品的降解率分别为52%和69%,而三元异质结构样品的降解率为90.5%。2.采用一步水热法,将碳量子点复合到BiOBr:Yb,Er中,得到了复合改性之后的溴氧化铋纳米片。经光催化活性测试,50min光照后纯的溴氧化铋罗丹明B降解效率为46.7%,而改性后的溴氧化铋降解率达到94.4%。通过XRD、SEM、TEM、PL光谱、氮气吸附脱附等手段对样品光催化效率提高的原因进行了分析,证明其具有大的比表面积、更小的电子空穴对复合率。较大的比表面积可以为反应物提供更多的接触位点,小的电子空穴对复合率可以抑制光生载流子的复合,从而提高材料的光催化性能。

关键词：溴氧化铋光催化剂三元异质结构

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