【摘 要】
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控制晶面暴露已经成为调控半导体光催化活性的一个重要手段.一般来说,对晶面效应的传统理解是半导体的光催化活性主要依赖于晶面有关的表面性质.但是,最近的一些晶面研究
【机 构】
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华中师范大学环境化学研究所,农药与化学生物学教育部重点实验室,武汉 430079
【出 处】
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第十四届全国太阳能光化学与光催化学术会议
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控制晶面暴露已经成为调控半导体光催化活性的一个重要手段.一般来说,对晶面效应的传统理解是半导体的光催化活性主要依赖于晶面有关的表面性质.但是,最近的一些晶面研究发现晶面依赖的能带结构和电荷转移途径是影响光催化活性的主要因素,引起了我们对于晶面效应的混乱认识.因此,揭示晶面效应对光活性影响的原因极其重要,而且这也是一个巨大的挑战.在本文中,我们首先通过一锅水热合成出来了暴露91％{001}晶面的Bi3O4Cl 纳米片,随后以此样品前驱体和晶种,分别利用液相超声剥离和重结晶的方法制备出了暴露95％和86％{001}晶面的Bi3O4Cl.一些列的表征和对比实验排除了光吸附能力,能带结构以及结晶度对其活性的影响.荧光、电化学阻抗和瞬时光电流测试数据表明电荷的分离转移效率是影响晶面依赖光反应活性的最主要因素.以前的晶面研究发现,内电场的方向与晶面暴露有关,并且它强烈地影响着电荷分离和转移效率,进而决定光催化活性的强弱.理论计算Bi3O4Cl 纳米片的电荷密度结果表明内电场方向沿着(001)晶向分布.根据Kanata 等人提出的理论模型以及测得的表面电荷密度和电压数据,Bi3O4Cl 的内电场强度正比于{001}面的暴露比例.最终我们发现更多{001}晶面的暴露可以诱导产生更强的内电场,这有利于光生载流子的分离和转移,从而增强光反应活性.这些发现可以有效地揭示晶面对光反应活性影响的深层次原因.
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