科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
黑磷(BP)是一种新型单元素二维原子晶体直接带隙半导体材料,其链接原子呈褶皱的片状结构,具有高的载流子迁移率、良好的光学及光电子性能。但黑磷缺乏稳定性,当接触水和氧气时,其片层会在极短时间内氧化进而降解。在本工首先制备出黑磷量子点(BPQDs),并通过超声辅助液相法在BPQDs表面修饰还原氧化石墨烯(rGO)获得rGO@BPQDs,再利用液相裂解技术在rGO@BPQDs表面原位沉积生长多孔网状g-C3N4,通过多孔限域效应及π-π相互作用构筑了多孔网状g-C3N4锚定rGO@BPQDs复合材料并研究了其光电及催化性能。结果表明:rGO修饰BPQDs能够增强BPQDs的结构和化学稳定性,rGO@BPQDs被锚定在g-C3N4片层中,使其活性位点增加,光响应范围增强,光电性能明显提高。通过对目标污染物罗丹明B(Rh B)、四环素(TC)的光催化活性测试评价了多孔网状g-C3N4/rGO@BPQDs的光催化性能,并在此基础上通过Mott-Schottky、VB-XPS、原位XPS技术等探索了多孔网状g-C3N4/rGO@BPQDs的电子结构、能带结构与光催化活性间的构-效关系。研究发现,适量的rGO@BPQDs不仅能够有效转移光生电子,还能与多孔g-C3N4产生协同作用,提高光生电子-空穴的分离效率,进而显著提升材料的光催化活性。另外,采用液相超声结合溶剂热技术控制Bi OBr纳米片自组装于少层BP表面构建出二维纳米异质结。这种BiOBr/BP纳米异质结展现出较高的光催化降解有机污染物与产氧活性以及良好的循环稳定性,这些优异的光催化性能主要归结于:(1)两种二维层状材料大的接触面积,有利于BP的稳定及光生载流子的分离;(2)BiOBr及BP依靠氧原子的连接紧密键合,有利于异质结的形成及光生载流子的迁移;(3)较高费米能级的BiOBr和较低费米能级的BP间形成梯形二维异质结,不仅避免了半导体光生电子空穴的复合,而且保留了BiOBr价带上有用的空穴和BP导带上有用的电子,最大程度上提高了半导体的光催化活性。
- 单位
