可见光响应铋基化合物半导体纳米材料的控制合成和性能研究

半导体材料能直接利用太阳光实现多相光催化过程，是一种理想的环境污染治理技术。传统的过渡金属氧化物半导体光催化剂普遍存在禁带较宽、太阳光利用率低，以及光量子产率低等不足。因此，缩小光催化剂的禁带宽度使吸收光谱向可见光范围扩展和抑制光生电子与空穴的复合成为研究关注的焦点。因此，本项目提出铋基化合物半导体纳米材料的控制合成与可见光响应的光催化性质研究，旨在开发新型绿色、高效的可见光响应催化剂，以拓展光谱响应范围、提高光催化量子效率。拟通过调控价带和导带位置，缩小带隙宽度至合适位置，设计在可见光范围响应的铋基化合物催化剂；利用纳米材料的小尺寸效应，提高光生电荷的转移速率，从而有效抑制光生电荷的复合，提高光量子产率。揭示纳米结构光催化剂的形成规律及各因素对光致电荷迁移以及光催化降解活性的影响规律，分析有机污染物降解反应的动力学过程，并研究纳米铋基化合物可见光响应的光催化反应机理。

作为一种理想的环境污染治理技术，半导体材料能直接利用太阳光实现多相光催化过程。而传统的过渡金属氧化物半导体光催化剂普遍存在禁带较宽、太阳光利用率低，以及光量子产率低等不足。因此，缩小光催化剂的禁带宽度，使吸收光谱向可见光范围扩展和抑制光生电子与空穴的复合成为研究关注的焦点。因此，本项目提出三元铋基化合物半导体纳米材料的控制合成与可见光响应的光催化性质研究，旨在开发新型绿色、高效的可见光响应催化剂，以拓展光谱响应范围、提高光催化量子效率。本课题组通过大量文献调研和合理设计，调控价带和导带位置，缩小带隙宽度至合适位置，利用软化学合成工艺制备出了一系列在可见光范围响应的铋基化合物催化剂（如Bi-Fe-O,Bi-Mo-O，Bi-V-O,Bi-W-O等），采用现代分析技术对其结构和性质进行表征；由于纳米材料的小尺寸效应，提高了光生电荷的转移速率，从而有效抑制光生电荷的复合，提高了光量子产率，所合成的铋基光催化材料具有显著的可见光响应光催化性能；通过分析有机污染物降解反应的动力学过程，深入探讨了微尺度三元铋基化合物可见光响应的光催化反应机理。