納米Fe2O3光生電荷分離的提高方法及其高的可見光活性.pdf

1、近些年來，隨著化石燃料的消耗，能源危機成為當今人類社會亟待解決的重要問題。在眾多新能源的開發(fā)和利用中，太陽能作為一種清潔的、環(huán)境友好型的能源得到了廣泛的關注和研究。在太陽光譜中，可見光大約占44％，因此，研發(fā)高活性具有可見光響應的窄帶隙半導體光催化劑具有很大的實際意義。氧化鐵(Fe2O3)由于具有光響應范圍寬、性質(zhì)穩(wěn)定、儲存量豐富等優(yōu)點，被認為是一種理想的半導體光催化材料。但在實際應用中，由于其光生載流子壽命短和導帶位置較低等問題，使得

2、Fe2O3通常表現(xiàn)出較低的光催化活性?；诖耍菊撐拈_展了關于Fe2O3復合改性及橋聯(lián)改性的工作，通過提高其高能電子利用率的策略，改善Fe2O3光生電荷分離情況，進而提高Fe2O3的可見光催化活性，并重點研究其可見光催化性能提高的機制。主要涉及兩方面的工作:
　　首先，利用金紅石相Ti02對Fe2O3進行復合改性的方法，提高了可見光下光電化學分解水和降解污染物乙醛的活性。基于交流阻抗、電子順磁共振和單波長電流-時間測試的結(jié)果，將可

3、見光催化活性的提高歸因于可見光激發(fā)下Fe2O3高能電子轉(zhuǎn)移的結(jié)果。同時，通過調(diào)控不同晶相的TiO2，證明具有較低導帶位置的金紅石相TiO2比銳鈦礦相TiO2具有更高的高能電子利用率。同時，利用多羥基H3PO4對TiO2-Fe2O3復合體進行橋聯(lián)改性。通過紅外光譜和X射線光電子能譜測試，驗證了H3PO4存在于TiO2與Fe2O3連接的界面上。通過對其在可見光下光催化產(chǎn)氫的測試，表明TiO2的引入有效地保持了光生電子的還原能力，而H3PO4

4、的引入進一步提升了產(chǎn)氫的活性。最后，基于交流阻抗、電子順磁共振和單波長電流-時間測試的結(jié)果，說明了高的可見光催化活性來源于H3PO4的引入促進光生電荷的傳輸，提高了高能電子的利用率。
　　其次，利用SnO2對Fe2O3進行復合改性。基于N2條件下穩(wěn)態(tài)光伏和瞬態(tài)光伏的測試結(jié)果，表明SnO2的引入提高了光生電荷的分離效率，延長了光生載流子的壽命，從而增強了可見光下的水氧化和降解污染物乙醛的能力。同時，通過對比具有不同導帶位置的TiO2