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在 Bi12TiO20-Bi4Ti3O12/α-Bi2O3 复合材料中构建电荷转移链以加速光生电荷分离
Nano Research ( IF 9.5 ) Pub Date : 2023-02-19 , DOI: 10.1007/s12274-023-5507-3
Jincheng Yin , Xuebing Chen , Guanna Li , Dongxu Liu , Chun Li , Rengui Li , Bingxing Xie , Johannes H. Bitter , Jing Zhang

光生电荷分离和转移是光催化中的瓶颈步骤之一,强烈需要有效的电荷分离策略。在这里,我们模仿自然光合作用中的电子传输链,报告了使用铋基半导体设计和制造电荷传输链作为概念验证。基于密度泛函理论 (DFT) 分析的热力学能带位置和结构相似性,α-Bi 2 O 3、类钙钛矿 Bi 4 Ti 3 O 12和硅线矿 Bi 12 TiO 20的异质结构组合专为制造电荷转移链而设计。通过调节Bi和Ti前驱体的摩尔比,通过原位转化过程在α-Bi 2 O 3表面形成Bi 4 Ti 3 O 12和Bi 12 TiO 20颗粒,产生Bi 12 TiO具有电荷转移链的20 -Bi 4 Ti 3 O 12 /α-Bi 2 O 3复合材料。我们认为有效的电荷转移是在α-Bi 2 O 3 , Bi 12之间完成的TiO 20和 Bi 4 Ti 3 O 12,这显着改善了光生电荷分离和转移,如光致发光、时间分辨光致发光和电化学阻抗谱结果所示。正如预期的那样,Bi 12 TiO 20 -Bi 4 Ti 3 O 12 /α-Bi 2 O 3显示出对高浓度环境污染物降解的优异光催化活性。即使对于像 4-氯苯酚这样的难降解污染物,最佳的 Bi 12 TiO 20 -Bi 4 Ti 3O 12 /α-Bi 2 O 3复合材料的光催化降解能力比α-Bi 2 O 3高28倍,验证了光生电荷转移链在光催化中的优越性。这项工作证明了电荷转移链策略促进光生电荷分离的可行性,这对于设计能源和环境相关的异质光催化材料具有重要意义。





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更新日期:2023-02-21
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