Zn掺杂二维层状δ-Bi₂O₃纳米片的光催化固氮性能研究

来源期刊：无机材料学报2019年第9期

论文作者：高晓明 尚艳岩 刘利波 聂卫

文章页码：967 - 973

关键词：Zn掺杂;δ-Bi2O3;光催化固氮;2D层状结构;

摘    要：通过掺杂修饰催化剂形成捕获陷阱,可以有效抑制光生载流子的复合,获得高效的光催化固氮效率。以Bi（NO₃）₃·5H₂O、Zn（CH₃COO）₂为原料,采用溶剂热法制备了Zn掺杂的δ-Bi₂O₃光催化剂。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电镜（TEM）、紫外-可见漫反射（UV-VisDRS）等表征手段对其形貌、元素组成、光吸收等性质进行表征。结果表明,利用这种简单的水热合成方法获得2D薄层状结构的Zn-δ-Bi₂O₃。在常温常压下,研究了Zn-δ-Bi₂O₃的光催化固氮性能,并考察了Zn的添加量对光催化固氮活性的影响。结果表明,可见光照射3 h, 4wt%Zn-δ-Bi₂O₃的氨生成量可达301.6μmol·L^–1。采用荧光、光电流、光阻抗等手段探讨了光催化固氮机理,发现掺杂Zn不仅可以促进价带和导带的轨道杂化,拓宽可见光的利用范围,而且可以在δ-Bi₂O₃表面形成陷阱,降低光生电子和空穴的复合速率,从而提高光催化固氮效率。