在0D/2D S-Scheme的缺陷工程中,用于水激活的异质连接光催化剂:兴奋剂和氧空缺的协同作用
Feng Bi1, Qingjie Meng2, Yili Zhang1,3
1Key Laboratory of Environment Remediation and Ecological Health, Ministry of Education, College of Environmental and Resource Sciences, Zhejiang University, 866 Yuhangtang Road, Hangzhou 310058, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|June 23, 2023
概括
在g-C3N4上设计的Ni-doped TiO2量子点创建了一个缺陷丰富的S方案异质连接,在可见光下显著提高了TCE的光催化化.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 环境化学环境化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 光催化化 (HDC) 为从水中去除化有机化合物 (COC) 提供了一种可持续的途径.
- 提高催化剂性能,特别是水激活,对于高效的HDC至关重要.
- 缺陷工程提出了一个可行的策略,以改善光催化剂的特性,如光吸收和电荷动态.
研究的目的:
- 设计和合成一种新的0D/2D S方案异质连接,用于增强光催化化.
- 调查缺陷工程的作用,特别是Ni兴奋剂和氧空缺,改善催化剂性能.
- 阐明增强可见光驱动活动和电荷载体动态背后的机制.
主要方法:
- 制造Ni-doped TiO2量子点 (QDs),并将它们与石墨碳化物 (g-C3N4) 结合起来,形成一个0D/2D异质连接.
- 通过Ni兴奋剂和在气氛下的受控热处理进行缺陷工程.
- 用各种分析技术描述催化剂的结构,带特性和缺陷状态.
- 在可见光照射下对三乙烯 (TCE) 水解的光催化活性的评估.
主要成果:
- 优化的Ni-TiO2-/g-C3N4催化剂与原始g-C3N4.4相比,TCE光催化HDC活性增加了18.2倍.
- 耐尼醇兴奋剂和热诱导的氧气空缺协同增强可见光吸收,电荷分离和氧化还原潜力.
- 缺陷诱导的中距离状态和缩小的带距离被确定为改善可见光采集的关键因素.
- 这种S模式的异质连接有效地调节了电荷载体动力学,抑制了重组,促进了表面反应.
结论:
- 缺陷工程的S模式异质连接是一个强大的方法来开发高效的可见光光催化剂.
- 控制缺陷的协同效应显著增强了光吸收和电荷转移过程.
- 这项研究为设计用于环境修复的先进人工光系统提供了宝贵的见解.
