Zn掺杂二维层状δ-Bi2O3纳米片的光催化固氮性能研究

作者：高晓明; 尚艳岩; 刘利波; 聂卫

来源：无机材料学报, 2019, 34(09): 967-973.

• Zn掺杂
• δ-Bi2O3
• 光催化固氮
• 2D层状结构

通过掺杂修饰催化剂形成捕获陷阱,可以有效抑制光生载流子的复合,获得高效的光催化固氮效率。以Bi(NO3)3·5H2O、Zn(CH3COO)2为原料,采用溶剂热法制备了Zn掺杂的δ-Bi2O3光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-VisDRS)等表征手段对其形貌、元素组成、光吸收等性质进行表征。结果表明,利用这种简单的水热合成方法获得2D薄层状结构的Zn-δ-Bi2O3。在常温常压下,研究了Zn-δ-Bi2O3的光催化固氮性能,并考察了Zn的添加量对光催化固氮活性的影响。结果表明,可见光照射3 h, 4wt%Zn-δ-Bi2O3的氨生成量可达301.6μmol·L–1。采用荧光、光电流、光阻抗等手段探讨了光催化固氮机理,发现掺杂Zn不仅可以促进价带和导带的轨道杂化,拓宽可见光的利用范围,而且可以在δ-Bi2O3表面形成陷阱,降低光生电子和空穴的复合速率,从而提高光催化固氮效率。