本研究目标在于构筑与太阳光谱相匹配,从而可同时利用太阳中的紫外可见光的纳米复合半导体氧化物光催化剂,并将其应用于水中持久性有机污染物的净化中。首先利用热分解、溶胶凝胶和电化学沉积等组合技术制备了一些带隙适配太阳光的纳米结构复合氧化物,如Ti/SnO2-Sb2O4类薄膜光催化剂和Fe2O3,SiO2/TiO2,CuO/SnO2/TiO2,Zn(Ni/Ba)TiO3等粉体光催化剂,还发现了一类新型光催化剂BiOX(Cl,Br,I);采用第一性原理计算和现代光谱表征技术相结合分析了催化剂的热力学稳定性、缺陷形成能、表面态、能带结构等,研究了不同形貌的复合氧化物的晶体结构、吸光特点、光电性能等,并初步揭示了光催化剂结构与性能之间的关系,建立了全面、协调、可持续进行的太阳能水处理装置。研究表明(1)带隙结构呈阶梯型氧化物构筑的复合半导体可实现同时利用紫外和可见光;(2)研究发现BiOX(Cl,Br,I)是一类性能优良的光催化剂;(3)量化计算可用于指导光催化剂的制备及分析光催化的性能与机理。新型高效、节能环保的光催化剂仍在研制中,这对光催化高级氧化技术的实用化非常重要。
英文主题词Solar light; Composite oxide semiconductor; Photoelectrocatalysis; Water treatment