导　　师： 陈志武

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 环境污染和能源危机是人类面临的两个最严峻的问题,半导体光催化剂为解决这两个问题提供了一种清洁且可行的方案。Ti O2性质稳定、廉价且无毒,是半导体光催化剂的代表。但Ti O2禁带宽度较大（3.03.2e V）,需用紫外光才能激发;此外其光生电子-空穴的复合率高,量子效率低。因此,研究新型高能效非Ti O2型可见光光催化剂是光催化领域的一个重要的发展趋势。Bi4Ti3O12禁带宽度较窄,易于吸收可见光,是一种新型可见光光催化剂,但其光生电子-空穴对容易复合,光催化性能仍然需要提高。要进一步提高Bi4Ti3O12光催化剂的性能,需要解决两个关键问题:一是如何进一步抑制光生电子和空穴的复合;二是如何进一步拓宽光催化剂吸收边的范围,使其可以充分地吸收利用可见光。针对上述关键问题,本论文做了以下工作:（1）用溶胶凝胶水热法在低温下合成了单晶Cr掺杂Bi4Ti3O12纳米片(Bi4Ti3-XCrXO12,x=00.5)。Bi4Ti3-XCrXO12纳米片呈规则矩形,其暴露面为{001}面。随着Cr掺杂量的增加,Bi4Ti3-XCrXO12纳米片的平均长度和厚度都减小,当X=0.4时,平均长度和厚度达到最小,分别为95nm和15nm。Uv-vis测试结果表明相对于煅烧成的Bi4Ti3O12而言,Bi4Ti3-XCrXO12纳米片的能间带隙变小,且对可见光的吸收增强。光电流和EIS测试结果表明Cr元素掺杂能有效地抑制Bi4Ti3O12纳米片内光生载流子的复合,提高Bi4Ti3-XCrXO12纳米片的光催化性能。其中,Bi4Ti2.6Cr0.4O12光催化剂性能最佳,在240min的可见光照射下,它的产氢率达到了117μmolg-1h-1,是Bi4Ti3O12纳米片的2.85倍,并且制氢过程有很好的稳定性和重复性。Bi4Ti2.6Cr0.4O12对MO的降解率达到了0.001003min-1,是Bi4Ti3O12纳米片的3倍。相对于煅烧成的Bi4Ti3O12而言,Bi4Ti3-XCrXO12纳米片光催化性能得以提高的原因在于:Cr掺杂拓宽了可见光吸收范围;纳米片的小尺寸,以及Cr掺杂和{001}暴露面产�

关 键 词： 掺杂 氧空位 贵金属沉积

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