多孔BiFeO3薄膜的合成及其外场对光催化性能的调控研究

Recently,semiconductor photocatalysis technology, as a simple method to make the optical energy into chemical energy, has received considerable attention because of its wide application on the water splitting for H2 and the elimination of chemical contaminants. In particular, new visible-light-driven photocatalysts have been widely studied because they can utiize solar energy more effectively. According to recent studies, BiFeO3 (BFO)is an important visible-light responsive photocatalyst due to its suitable band gap (~ 2.2 eV) and good chemical stability. This project will focus on synthesis of porous BFO thin film, and improve its photocatalytic performance with tuning its microstructure (e.g., pore size, BFO particle size) as well as loading metal nanoparticles. Considering the multifferoic behaviors, we will also investigate the influence of the external field on the recombination of electrons and holes during photocatalytic reaction, and establish the responding photocatalytic mechanism.Finally, we will obtain the visible-light-driven BFO photocatalyst with excellent photocatalytic performance.

近年来，半导体光催化技术作为一种可以将光能转化为化学能的简单有效的方法，在光解水制氢以及降解有机污染物方面展现出极大优势，引起了极大的关注。而可见光响应的新型半导体光催化剂可以更多地利用太阳能，因此成为了光催化研究领域的研究热点。最近的研究表明，BiFeO3具有较窄的禁带宽度（~ 2.2 eV），能够响应可见光照射，且具有良好的化学稳定性，预示了BiFeO3在环境污染控制领域具有良好的发展前景。本项目旨在制备BiFeO3多孔薄膜，期望通过调节其显微结构(如孔径、BFO粒径）、及负载纳米金属颗粒，来提高其光催化活性。考虑BiFeO3的多铁性能，研究外磁场、电场对光催化过程中光生电子和空穴对的影响，建立相应的光催化物理机制，获得性能优异的可见光光催化BiFeO3材料。

半导体光催化技术作为一种可以将光能转化为化学能的简单有效的方法，在光解水制氢以及降解有机污染物方面展现出极大优势，引起了极大的关注。而可见光响应的新型半导体光催化剂可以更多地利用太阳能，因此成为了光催化研究领域的研究热点。本项目通过溶胶-凝胶、电纺丝及磁控溅射法成功制备了BiFeO3多孔薄膜，通过调节其显微结构(如孔径、BFO粒径）及形成复合结构来提高其光催化活性。研究了外场及BiFeO3的电磁特性对光催化过程中光生电子和空穴对的影响，建立相应的光催化物理机制，获得了性能优异的可见光光催化BiFeO3材料。此外，制备了一种新型的BiCuSeO全光谱催化材料，其在可见光及红外光谱有很好的催化性能，且催化性能与空穴的有效质量及迁移率有明显的关联。项目完成后共发表论文20篇，包括2篇长篇综述论文，1篇Sci. Rep、1篇J. Am. Ceram. Soc.、1篇 Appl. Phys. Lett.， 5篇J. Appl. Phys.上。申请专利3项，授权2项。在国际国内会议做分会邀请报告6次。