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新颖CdMoO_4/g-C_3N_4复合材料的制备及其可见光增强的电荷分离和光催化活性(英文)

柴波  闫俊涛  范国枝  宋光森  王春蕾  
【摘要】:半导体光催化技术因其能够完全矿化和降解废水以及废气中的各种有机和无机污染物而受到越来越多研究者关注.尽管TiO_2作为光催化剂显示了良好的应用前景,但其只对紫外光响应,该部分能量大约仅占太阳光谱的5%,从而限制了其实际应用.因此,开发新型可见光响应光催化剂成为光催化领域的研究焦点之一.石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种光催化材料,由于具有良好的热和化学稳定性以及可见光响应而备受关注.然而,单纯的g-C_3N_4由于光生电荷载流子易复合,光催化效果并不理想.为进一步提高g-C_3N_4的光催化活性,构建g-C_3N_4基异质结复合光催化材料被认为是增强g-C_3N_4光生电子-空穴分离效率的有效方法. CdMoO_4作为一种光催化材料,与g-C_3N_4匹配的能带有利于光生电子-空穴的分离,从而提高g-C_3N_4的光催化活性.本文通过便利的原位沉淀-煅烧过程,制备了新颖的Cd MoO_4/g-C_3N_4异质复合光催化材料.复合材料的晶相构成、形貌、表面化学组分和光学特性等通过相应的分析测试手段进行表征.光催化活性通过可见光下催化降解罗丹明B水溶液来评价.结果显示,将CdMoO_4沉积在g-C_3N_4表面形成复合材料可明显提高光催化活性,且当CdMoO_4含量为4.8wt%时达到最佳的光催化活性.这种显著增强的光催化活性可能是由于Cd MoO_4/g-C_3N_4复合物能够有效地传输和分离光生电荷载流子,从而抑制了光生电子-空穴的复合.电化学阻抗、瞬态光电流和稳定荧光光谱测试结果证实,通过Cd MoO_4与g-C_3N_4复合可有效增强电荷分离效率.此外,活性物捕获实验表明,在光催化过程中空穴(h+)和超氧自由基(?O_2-)是主要活性物种.根据莫托-肖特基实验并结合紫外-可见漫反射吸收光谱,得到了单纯g-C_3N_4和CdMoO_4的能带结构,提出了形成的II型异质结有助于增强光催化活性的机理.

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