在過(guò)去四十年里,光催化因其在解決環(huán)境污染和能源危機(jī)方面的巨大潛力而受到廣泛關(guān)注。光催化過(guò)程是基于半導(dǎo)體材料的帶間激發(fā)。然而,由于大多數(shù)半導(dǎo)體的帶隙較寬,載流子復(fù)合嚴(yán)重,光催化的實(shí)際轉(zhuǎn)化效率很低。將具有表面等離子共振效應(yīng)的金屬納米顆粒與寬禁帶的半導(dǎo)體結(jié)合可提高催化劑的光響應(yīng)范圍和載流子的分離效率,是改善半導(dǎo)體光催化性能的有效途徑之一。但是,金屬/半導(dǎo)體界面形成的肖特基勢(shì)壘對(duì)熱電子向半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)移具有一定阻礙作用,而且由于電子-電子和電子-聲子散射的作用,熱電子的壽命僅在幾百飛秒量級(jí)。因此,提高熱電子的注入效率對(duì)等離子金屬/半導(dǎo)體光催化體系的活性改善具有重要意義。本論文通過(guò)在TiO2能帶結(jié)構(gòu)中引入Fe雜質(zhì)能級(jí),構(gòu)建了 Ag/Fe-TiO2光催化劑體系,有效地提高了其在可見(jiàn)光下光催化降解羅丹明B的活性。利用同步輻射X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)（XANES）技術(shù),在原位光照條件下解析了 Fe和Ti的L邊吸收譜,揭示了 Ag/Fe-TiO2光催化劑體系中熱電子的轉(zhuǎn)移機(jī)理;并結(jié)合X射線衍射、X射線光電子能譜、透射電鏡照片、紫外可見(jiàn)漫反射吸收光譜和第一性原理計(jì)算等結(jié)果,建立了 Ag/Fe-TiO2光催化劑的構(gòu)效... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１理想金屬與ｎ型半導(dǎo)體接觸時(shí)的能帶變化示意圖【１２］

??，?＾?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ??Ｖ?＼?（ｂａｎｄ?ｅｎｇｉｎｅｅｒｎｇ）??（ｉｉ）?Ｃｈａｒｇｅ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?氣?＋?〇?＼??ａｎｄ?ｍｉｇｒａｔｉｏｎ?ｔｏ?＼?／?＼??ｓｕｒｆａｃｅ?＼?＾０一??ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｓｉｔｅｓ?＼?（＇？０?Ｃｏｎｓｔｒｕｃｂｏｎ?ｏｆ???〇２?ｓｕｒｆａｃｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｓｉｔｅｓ??｛ｉ〇?Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｏｆ?ｆｏｒ?Ｏ２?ｅｖｄｕｔｉｏｎ??ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ??圖１＿３半導(dǎo)體光催化劑光解水的反應(yīng)原理［２〇］。??（１）吸收光子產(chǎn)生載流子??在第一步過(guò)程里，材料的光吸收和散射在整個(gè)光催化過(guò)程中起著突出而又??常被低估的作用，嚴(yán)重影響著反應(yīng)速率。半導(dǎo)體材料的吸光性能主要與其價(jià)導(dǎo)??帶位置和帶隙大小相關(guān)，這既與半導(dǎo)體材料本身的特性相關(guān)也是材料的可被調(diào)??控之處。因此，了解半導(dǎo)的價(jià)導(dǎo)帶位置對(duì)于設(shè)計(jì)改性催化劑有非常重要的作用。??如果半導(dǎo)體的帶隙過(guò)窄，可能無(wú)法滿足特定化學(xué)反應(yīng)所需的化學(xué)勢(shì)，如果過(guò)寬??則無(wú)法有效利用可見(jiàn)光。所以從光吸收的角度出發(fā)，如何在滿足反應(yīng)的完成的??條件下盡可能的提高材料本身的吸光性能是一個(gè)非常值得被研宄的方向之一。??目前被用作提高半導(dǎo)體材料光吸收性能的改性方法有很多，比較常見(jiàn)的有金屬／??非金屬摻雜、表面敏化等。??（２）載流子分離并遷移至表面??半導(dǎo)體受到能量大于禁帶寬度的光照射產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的空穴（ｈ＋）和??強(qiáng)還原性型的光生電子（ｅ＿）后，光生電子和空穴需要克服體相和表面復(fù)合才??能夠氧化和還原吸附在催化劑表面的物種［２１］。因此抑制電子與空穴的復(fù)合才有??可能提高光催

其與團(tuán)簇或者塊材的光催化劑相比，具有了很多特有的性質(zhì)，??因此被認(rèn)為是光催化劑未來(lái)一個(gè)非常具有前景的方向。此外，為了達(dá)到完美的??催化效果，也有人將稀有金屬的原子作為助催化錨定在基底上，很少的用量便??可以達(dá)到很好的催化效果，但缺點(diǎn)是材料本身價(jià)格昂貴。Ｌｉ等人制備了擔(dān)載Ｐｔ??單原子的２Ｄ?ｇ－Ｃ３Ｎ４發(fā)現(xiàn)Ｐｔ原子在反應(yīng)前后能夠穩(wěn)定的存在于ｇ－Ｃ３Ｎ４的表面并??且可以修飾基底表面的缺陷態(tài)。其光解水的產(chǎn)氫性能與Ｐｔ團(tuán)簇相比具有明顯優(yōu)??勢(shì)，且在擔(dān)載量為０．０７５％時(shí)產(chǎn)氫活性最高，如下圖１－４所示ｆ２＇為了降低ＳＡＣ??的成本、擴(kuò)大研宄范圍，研宄人員又引入了非貴金屬原子作為助催化劑。與貴??金屬ＳＡＣ?—樣，非貴金屬ＳＡＣ在光催化過(guò)程中可以提供單個(gè)活性位點(diǎn)并表現(xiàn)??出高活性。例如，原子分散的非貴金屬單原子（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）催化劑表現(xiàn)出比??常規(guī)材料高得多的催化性能。??＾１２－???，迄?ｆ?尤?ｗ？ｈ?Ｐｔ?爐＃?ａｏｌｍ＊??０５?ｗＯｈ?Ｐｔ?ｔｉｎｇｌｅ?ａｔｏｍｓ?ｗａ?ｃｌｙｓｌＭ??？?ｅｇ＾＾ＷｉＰｉｐａｍｃｉｗ???１８?Ｈ?ＭＲ??ｃ?．?■?．．?＇?＊??〇?４??？４Ｍ??ｌ??＞??＇?〇??—————?———??ｘ?０．０７５?０．１１?０．１６?０．３８?３．２??Ｐｔ?ｌｏａｄｉｎｇ?（ｗｔ％）??圖１－４?Ｐｔ單原子擔(dān)載的ｇ－Ｃ３Ｎ４的產(chǎn)氫量及ＳＴＥＭ－ＨＡＤＤＦ照片［２７】。??由于其獨(dú)特的電子和光學(xué)性質(zhì)，一維（］Ｄ）納米結(jié)構(gòu)如線、棒、帶等在光催??化領(lǐng)域的應(yīng)用受到了極大的關(guān)注。這些性質(zhì)促使大量研宂者對(duì)一維材料的納米?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]臭氧修飾（001）晶面TiO2納米片及其光催化降解甲苯研究（英文）[J]. 楊越,王徵羽,張帆,樊奕,董晶晶,孫松,高琛,鮑駿.  Chinese Journal of Chemical Physics. 2019(05)
[2]具有SPR效應(yīng)的Ag/Ag2MoO4材料在可見(jiàn)光區(qū)的光催化性能研究（英文）[J]. 楊祥龍,王尹,徐驍,瞿陽(yáng),丁星,陳浩.  催化學(xué)報(bào). 2017(02)



本文編號(hào)：3511580