p型大孔Si/graphene异质结对多卤代有机物的光催化脱卤性能研究

近几年，溴代有机物的危害引起世界各国的普遍重视, 其降解技术也引起关注。研究证明，脱卤是去除卤代有机物毒性的有效途径,光催化还原脱卤相对于其他方法具有显著提高的降解效率。本项目提出构建Si/graphene(石墨烯)异质结。通过改变Si的导电类型、载流子浓度和晶面调控异质结类型、空间电荷层位置和表面态密度等参数，定性研究这些参数对异质结光转换和光催化能力的影响并优化异质结性能。这些异质结光催化材料同时具有可见光响应能力，还原能力，电荷分离能力和吸附能力，有望获得超过5%的太阳能转换效率及全面提高的光催化还原脱卤能力。拟开展的研究工作对开发新型光催化材料的制备技术，探索异质结光催化材料的参数调控方法，深入了解强吸附条件下的光催化脱卤机理具有指导意义。

近年来，溴代有机物的危害引起世界各国的普遍重视, 其降解技术也引起关注。脱卤是去除卤代有机物毒性的有效途径,光催化及电化学还原脱卤相对于其他方法具有显著提高的降解效率。开发高效、低价、环境友好的新材料是本领域关键科学问题。本项目构建大孔硅/石墨烯异质结光阴极、纳米孔硅光阳极以及单晶TiN阴极和石墨烯阴极；探索出Si材料的导电类型、载流子浓度和晶面对异质结类型、空间电荷层位置和表面态密度等参数的影响规律；阐明了光照及电场作用下，溴代污染物在这些电极上的降解原理。结果表明，石墨烯保护层能够避免硅材料钝化，实现了硅材料作为光电极在水溶液中的稳定性；具有量子限域效应的纳米孔硅不但能够在水溶液中稳定存在，而且对氙灯光谱的能量转换效率达到8.8%；确定单晶TiN以及石墨烯作为阴极材料，能够在电场作用下有效脱除污染物的溴。研究成果对探索硅材料在水污染控制中的应用途径，理解异质结光催化材料的参数调控方法，开发新型阴极材料及深入了解其脱卤作用机理具有指导意义。