导　　师： 邓文基;张弜

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 近年来,非TiO基的金属氧化物半导体可见光催化剂是材料研究的热点之一,其中铋系氧化物半导体材料被认为是具有发展潜力的更稳定更有效的可见光催化剂。BiNbO为铋系氧化物光催化剂的一员,在紫外区域的光催化活性优于TiO,但面临着带隙偏大、量子产率低等问题。本文利用掺杂过渡金属元素手段,系统地研究了Ti、Fe、Ni分别掺杂对BiNbO光学带隙、能带结构与可见光催化活性的影响,具体研究结果及分析如下:1.利用固相反应法成功合成BiNbTiO、Bi NbFeO、BiNbNiO三个系列样品。2.Ti离子掺杂系列BiNbTiO样品与母相BiNbO的正交晶体结构保持一致,样品颗粒的微观形貌及粒径大小没有发生改变。低价的Ti掺入没有引起其他元素的价态变化,但是氧空位浓度增加。随着Ti离子掺杂浓度增加,光学带隙减小,可能是因为Ti 3d轨道与原来的导带混合,使导带位置降低。Ti离子掺杂样品的可见光催化活性明显增强,这可能是因为具有合适的光学带隙并保持了良好的氧化还原能力,且表面氧空位促进光生载流子分离。3.Fe离子掺杂系列BiNbFeO样品的晶体结构保持正交相不变,颗粒的平均粒径没有太大变化,但是比表面积急剧减小,但是随着Fe离子掺杂量增加,比表面积有增加的趋势。Fe离子的引入大大地减小了半导体材料的光学带隙,扩大了可见光吸收范围,这可能是因为Fe 3d轨道能级分裂分别参与导带与价带的构成。但是Fe离子掺杂的可见光催化性能甚至不及纯相BiNbO,这可能是因为比表面太小、氧化还原能力较弱以及形成了新的光生载流子复合中心。4.Ni离子掺杂系列BiNbNiO样品同样保持晶体结构与颗粒平均粒径不变,但比表面积减小。光学带隙随Ni离子掺杂而减小,在价带与导带之间出现了一条由氧空位引起的新能带,可能会成为光生电子-空穴对的复合中心,妨碍光生载流子的迁移过程�

关 键 词： 掺杂 能带结构 可见光催化

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