运用金属离子作为界面通用调节介质优化提高石墨烯-半导体复合材料界面电荷转移效率和光催化活性

• 作 者: 张楠;杨民权;徐艺军;
• 机 构: 国家环境光催化工程技术研究中心-省部共建能源与环境光催化国家重点实验室 福州大学 福州 350002
• 出 处: 第十四届全国太阳能光化学与光催化学术会议
• 发表日期: 2014年期

　　石墨烯,因其独特的二维平面结构和优良的导电性能,被认为是一种提高半导体光催化活性的理想助催化剂[1-4]。石墨稀与半导体之间良好的界面接触是促进石墨烯-半导体复合材料光催化活性的重要因素之一[2-4]。值得注意的是,石墨烯与半导体之间良好的界面接触并非只是紧密度的问题,还需要对光生载流子在界面处的传输路径进行优化[3,4]。此外,高掺杂比例的石墨烯必然会引起屏蔽效应,从而减小入射光透过复合材料和反应介质的深度[1-4]。这两方面是制备高效的石墨烯-半导体复合材料过程中需要解决的两个瓶颈问题。然而,目前该方向的相关研究仍非常匮乏。我们首次提出了一种简单、有效且通用的界面组成调控的方法,将金属离子(Ca2+,Cr3+,Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Cu2+和Zn2+)作为通用调节介质引入到石墨烯和半导体CdS界面的夹层中,同时不改变石墨烯与CdS之间良好的界面接触[4]。结果表明(如图1 所示),该方法不仅可以优化界面电荷转移效率,显著提高石墨烯-半导体复合材料的光催化活性,同时还可以部分抵消高比例石墨烯的引入所引起的屏蔽效应,进而有效提高石墨烯在光催化复合材料中的净效率。