随着化石燃料的开发和利用, 人们生活水平得到了极大提高的同时, 也产生了一系列环境问题, 因此清洁能源的开发和利用已经成为研究热点。相关研究涉及到TiO2 、CdS、Fe2 O3 、WO3 、ZnO和SnO2 等诸多光敏性材料[1 ] 。其中, TiO2 是一种稳定的光敏性半导体材料, 自1972年首次被Fujishima等[2 ] 用来催化光解水制氢气以来, TiO2 以其无毒害、无污染和成本低廉等特点受到广泛关注[3 ,4 ] , 尤其在光催化有机物降解、光解水制氢气、太阳能电池等领域得到了广泛研究[5 ,6 ,7 ,8 ,9 ,10 ,11 ] 。
TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] 。纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能。有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料。当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收。本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能。
1 实验方法
1.1 TiO2 纳米管阵列制备
首先用240#、360#、600#砂纸对钛片进行打磨, 去除氧化层及表面杂质, 然后将打磨好的钛片裁剪成1 cm×2 cm大小, 放在盛有丙酮、无水乙醇容器中各超声清洗15 min。以浓度为0.5wt%的氟化铵(NH4 F)溶液作为电解液, 预处理好的Ti片做阳极, 连接稳压电源正极, 以石墨做阴极。Ti片浸入电解液的有效面积为1 cm×1 cm, 直流稳压电源调至电压值为20 V, 反应时间1 h, 取出样品, 用去离子水冲洗干净。将晾干后的样品放在管式炉中煅烧, 管式炉升温速度为5℃/min, 在450 ℃下保温2 h, 得到TiO2 纳米管样品。
1.2 AgX-TiO2 异质结制备
将热处理后的TiO2 纳米管浸入0.1 mol/L AgNO3 溶液中3 min, 使Ag+ 扩散到TiO2 纳米管阵列内部; 用去离子水将样品表面AgNO3 冲洗干净后, 浸入0.5 mol/L NaCl溶液中3 min, 使Cl- 扩散到TiO2 纳米管阵列内部; 取出样品, 并用去离子水冲洗干净, 上述操作过程为一次沉积。如此循环, 沉积次数分别控制为1、3、5、7、9 次。AgBr-TiO2 复合纳米材料的制备操作流程同上。
1.3 AgX-TiO2 异质结复合纳米材料的表征
采用X射线衍射仪(XRD)分析晶体结构, 型号为DX- 2700, 辽宁丹东; 采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)及能谱分析样品的形貌及成分, 型号为S4800。采用电化学工作站(上海华辰760E)的三电极系统测量样品的光电化学性能, 工作电极、辅助电级、参比电极分别由待测样品(样品的有效面积为1 cm×1 cm)、Pt网和饱和Ag/AgCl溶液参比电极组成。所用电解液为1 mol/L的NaOH溶液; 光源为350 W的氙灯, 样品处有效光密度为30 mW/cm2 。测试内容主要包括: 光电流-时间曲线(I -t )曲线, 线性扫描伏安法测I -V 曲线, 光电压-时间(U -t )曲线以及Mott-Schottky曲线。
光转化率η 可通过以下公式来计算[25 ,26 ] :
η (%)=(总输出能量–电能输入)/输入光能量×100%=j p (E 0rev -|E app |)/I 0 ×100%
式中: j p 为光电流密度(mA/cm2 ); j p E 0rev 为总输出能量; j p |E app |为输入电能; I 0 为入射光能量密度(mW/cm2 ); E 0rev 为标准可逆电势, 为1.23 V/NHE。其中实际电位E app = E meas -E aoc , E meas 为工作电极在辐照下测得光电流时的电极电位(vs Ag/AgCl), E aoc 为同样的工作电极在同样辐照并在开路条件下的电极电位(vs Ag/AgCl)。
电荷载流子密度N D 的计算公式[27 ] :
N D = 2/eεε 0 m
式中e为单位电荷, 其值为1.602×10-19 C, ε 0 为真空中的介电常数, 其值为8.854×10-14 F/cm, m 为Mott-Schottky曲线线性部分的斜率, ε 为样品的介电常数, 其值为80。
2 结果与讨论
2.1 AgCl-TiO2 异质结光电化学性能分析
图1 (a)是AgCl-TiO2 异质结复合纳米材料的XRD图谱, 图中出现了锐钛矿型TiO2 晶体(101)晶面特征峰。随着循环沉积次数的增加, 样品的XRD图谱无明显变化, 均没有出现AgCl或Ag晶体颗粒的特征衍射峰, 这可能是由于添加量较少或结晶不完善所致。图1 (b)是纯TiO2 纳米管的SEM形貌, 复合AgBr沉积1次后通过EDS检测到AgBr的存在, 继续沉积经过3次时, 样品表面形貌变化不大, 仅出现部分团聚物, 尺寸在100 nm左右, 如图1 (c, d)。当复合AgCl沉积1次时, 样品表面形貌发生明显改变, 可以看到一些2 μm左右大晶粒和长度在1 μm、厚度50 nm的片状结构堆叠分布; 沉积5次时, 样品表面生成面积更大的纳米片状结构, TiO2 纳米管的表面几乎被AgCl覆盖, 如图1 (e, f)。因此, AgCl-TiO2 的复合结构, 不利于对光的吸收利用。
图1 沉积AgX对TiO2 复合材料的影响
Fig. 1 AgX deposited on TiO2 nanotubes2 , (c) AgBr after 1 cycle (d) AgBr after 3 cycles, (e) AgCl after 1 cycle and (f) AgCl after 5 cycles
图2 (a)为AgCl-TiO2 复合纳米材料的I -t 曲线。光照条件在光照和黑暗之间转变时, 较快地达到稳定状态。从图中不同样品光电流大小的变化可以确定复合AgCl对TiO2 的光电性能起到了促进作用。沉积3 次的样品光电流最大, 表明此条件下样品的光生电子-空穴对产生或转移速率最快。随着AgCl沉积循环次数增加, 光电流呈现先增加后减小的趋势。当沉积量较大时, AgCl颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率, 降低光电化学性能, 见表1 。图2 (b)为AgCl-TiO2 复合纳米材料的Mott- schottky曲线, 其中沉积3 次的样品的斜率最小, 说明光照稳定状态时样品的载流子浓度更大。载流子浓度直接反映出对可见光的吸收效率, 说明该样品对可见光的吸收效率更大。AgCl-TiO2 复合纳米材料的光转化率曲线如图2 (c)所示, 其中沉积3、5、7次的样品, AgCl-TiO2 异质结复合纳米材料的光电化学转化效率差距不大, 但最大光转化率仍然偏小, 只有0.60%, 这可能与AgCl复合物的生长方式以及异质结的界面结构有关。
图2 AgCl-TiO2 异质结复合纳米材料的I -t 曲线(a), Mott-schottky曲线(b)和光转化率曲线(c)
Fig. 2 I -t (a), Mott-schottky (b) and photoconversion rate (c) curves of AgCl-TiO2 composites
2.2 AgBr-TiO2 异质结光电化学性能分析
AgBr-TiO2 异质结复合纳米材料的XRD图谱与图1 (a)相似, 只在2θ =26°附近出现锐钛矿型TiO2 晶体(101)晶面特征峰。图1 (c, d)是制备AgBr-TiO2 异质结复合形貌, 图中的TiO2 纳米管表面没有明显改变, 看不到明显的AgBr大晶粒, 说明AgBr沉积过程更加温和, 沉积速度相对更慢, 与AgCl沉积完全不同。
图3 (a)为AgBr-TiO2 异质结复合纳米材料的I-t曲线, 其中沉积1次的样品光电流较大, 并且其Mott-Schottky曲线(如图3 (b))也表明沉积1次的样品线性部分的斜率最小, 说明其载流子密度最大。图3 (c)为AgBr-TiO2 异质结复合纳米材料的光转化率曲线, 其中沉积1次的样品光转化率明显高于其他循环次数样品, 达到2.67%。随着AgBr沉积循环次数的增加, AgBr-TiO2 异质结复合纳米材料的光转化率下降, 详见表1 。
图3 AgBr-TiO2 异质结复合纳米材料I -t 曲线(a), Mott-schottky曲线(b), 光转化率曲线(c)和能级结构示意图(d)
Fig. 3 I -t (a), Mott-schottky (b), photoconversion rate (c) and energy level structure (d) curves of AgBr-TiO2 heterojunction composites
2.3 异质结作用机理
图3 (d)为AgX-TiO2 复合材料的异质结能级结构示意图。AgX-TiO2 复合材料在可见光照射下由于紫外线还原作用[19 ,20 ,21 ] , 使得部分AgX还原为Ag单质沉积于AgX表面, 从而形成Ag/AgX-TiO2 结构的异质结[21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] 。AgCl的导带位置较高, AgCl光照产生的光生电子可以转移到TiO2 的导带或者Ag的费米能级上, 光生空穴则转移到TiO2 的价带, 从而实现光生电子和空穴之间的有效分离。AgCl的禁带宽度为2.98 eV[19 ] , 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强。AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率。但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率。
3 结论
1) 采用沉积法在TiO2 纳米阵列上复合AgCl、AgBr得到AgX-TiO2 异质结复合纳米材料, 其中AgBr-TiO2 异质结复合纳米材料的光电化学性能较好, 光转化率达到2.67%; 而AgCl-TiO2 异质结复合纳米材料的光转化率仅为0.60%。
2) 沉积的AgCl以纳米片状结构堆叠分布, 生长很快, 而AgBr沉积过程温和, 沉积速度较慢, 这对AgX-TiO2 异质结复合纳米材料光电化学性能有较大影响。
参考文献
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2008
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
Enhanced photoelectrochemical and sensing performance of novel TiO2 arrays to H2 O2 ,
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2015
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
Photocatalytic properties of TiO2 porous network film.
1
2015
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
Tuned n/n or n/p heterojunctions for reduced graphene oxide and titania nanosheets and their electrochemical properties.
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2014
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
Colloidal silver chloride preparation and photocatalytic antibacterial properties of antibacterial film.
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2004
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
AgBr nanoclusters: PAMAM dendrimer template was prepared and its photocatalytic performance.
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2007
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
Preparation of Ag/AgCl supported TiO2 plasma photocatalysts and photocatalytic degradation of chloramphenicol Ag/AgCl.
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2011
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... [19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ], 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... 图3 (d)为AgX-TiO2 复合材料的异质结能级结构示意图.AgX-TiO2 复合材料在可见光照射下由于紫外线还原作用[19 ,20 ,21 ] , 使得部分AgX还原为Ag单质沉积于AgX表面, 从而形成Ag/AgX-TiO2 结构的异质结[21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] .AgCl的导带位置较高, AgCl光照产生的光生电子可以转移到TiO2 的导带或者Ag的费米能级上, 光生空穴则转移到TiO2 的价带, 从而实现光生电子和空穴之间的有效分离.AgCl的禁带宽度为2.98 eV[19 ] , 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强.AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
... [19 ], 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强.AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
Photocatalytic activity of AgBr/ TiO2 in water under simulated sunlight irradiation.
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2008
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ], 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... 图3 (d)为AgX-TiO2 复合材料的异质结能级结构示意图.AgX-TiO2 复合材料在可见光照射下由于紫外线还原作用[19 ,20 ,21 ] , 使得部分AgX还原为Ag单质沉积于AgX表面, 从而形成Ag/AgX-TiO2 结构的异质结[21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] .AgCl的导带位置较高, AgCl光照产生的光生电子可以转移到TiO2 的导带或者Ag的费米能级上, 光生空穴则转移到TiO2 的价带, 从而实现光生电子和空穴之间的有效分离.AgCl的禁带宽度为2.98 eV[19 ] , 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强.AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
... [20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ],比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
Nano Titanium Oxide Photocatalytic Materials and Applications.
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2003
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... ,21 ,22 ,23 ,24 ], 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... 图3 (d)为AgX-TiO2 复合材料的异质结能级结构示意图.AgX-TiO2 复合材料在可见光照射下由于紫外线还原作用[19 ,20 ,21 ] , 使得部分AgX还原为Ag单质沉积于AgX表面, 从而形成Ag/AgX-TiO2 结构的异质结[21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] .AgCl的导带位置较高, AgCl光照产生的光生电子可以转移到TiO2 的导带或者Ag的费米能级上, 光生空穴则转移到TiO2 的价带, 从而实现光生电子和空穴之间的有效分离.AgCl的禁带宽度为2.98 eV[19 ] , 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强.AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
... [21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ].AgCl的导带位置较高, AgCl光照产生的光生电子可以转移到TiO2 的导带或者Ag的费米能级上, 光生空穴则转移到TiO2 的价带, 从而实现光生电子和空穴之间的有效分离.AgCl的禁带宽度为2.98 eV[19 ] , 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强.AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
... ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ],比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
Study of TiO2 photocatalyst in the visible light.
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1999
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... ,22 ,23 ,24 ], 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... 图3 (d)为AgX-TiO2 复合材料的异质结能级结构示意图.AgX-TiO2 复合材料在可见光照射下由于紫外线还原作用[19 ,20 ,21 ] , 使得部分AgX还原为Ag单质沉积于AgX表面, 从而形成Ag/AgX-TiO2 结构的异质结[21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] .AgCl的导带位置较高, AgCl光照产生的光生电子可以转移到TiO2 的导带或者Ag的费米能级上, 光生空穴则转移到TiO2 的价带, 从而实现光生电子和空穴之间的有效分离.AgCl的禁带宽度为2.98 eV[19 ] , 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强.AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
... ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ],比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
Highly efficient visible-light plasmonic photo catalys Ag&AgBr.
4
2009
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... ,23 ,24 ], 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... 图3 (d)为AgX-TiO2 复合材料的异质结能级结构示意图.AgX-TiO2 复合材料在可见光照射下由于紫外线还原作用[19 ,20 ,21 ] , 使得部分AgX还原为Ag单质沉积于AgX表面, 从而形成Ag/AgX-TiO2 结构的异质结[21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] .AgCl的导带位置较高, AgCl光照产生的光生电子可以转移到TiO2 的导带或者Ag的费米能级上, 光生空穴则转移到TiO2 的价带, 从而实现光生电子和空穴之间的有效分离.AgCl的禁带宽度为2.98 eV[19 ] , 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强.AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
... ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ],比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
Photoelectrochemical properties of Ag-TiO2 nanotube arrays.
4
2015
... TiO2 是一种宽禁带型(E g =3.2 eV)半导体, 只有吸收紫外光(λ <387 nm)才能激发, 并且光生电子空穴对极易复合, 使得TiO2 对光的利用率较低[12 ,13 ,14 ,15 ,16 ] .纳米管状TiO2 具有更大的比表面积, 与其它形貌的TiO2 相比具有更好的光转化性能.有关研究表明, 在TiO2 中复合的Ag离子能够将光吸收范围扩展到可见光区[17 ,18 ] , 如: AgCl (E g =2.98 eV)[19 ] 、AgBr(E g = 2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] )都是较好的光敏材料.当它们复合TiO2 纳米颗粒后光生电子向TiO2 转移, 可提高TiO2 的可见光敏感性, 也可防止AgCl、AgBr的光分解[19 ,20 ,21 ,22 ,23 ,24 ] , 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... ,24 ], 实现对可见光的吸收.本工作重点将复合卤化银与TiO2 纳米管阵列块体材料, 研究组成异质结纳米材料的光电化学性能. ...
... 图3 (d)为AgX-TiO2 复合材料的异质结能级结构示意图.AgX-TiO2 复合材料在可见光照射下由于紫外线还原作用[19 ,20 ,21 ] , 使得部分AgX还原为Ag单质沉积于AgX表面, 从而形成Ag/AgX-TiO2 结构的异质结[21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] .AgCl的导带位置较高, AgCl光照产生的光生电子可以转移到TiO2 的导带或者Ag的费米能级上, 光生空穴则转移到TiO2 的价带, 从而实现光生电子和空穴之间的有效分离.AgCl的禁带宽度为2.98 eV[19 ] , 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强.AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
... ,24 ,25 ,26 ,27 ],比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
Efficient photochemical water splitting by a chemically modified n-TiO2 .
3
2002
... 光转化率η 可通过以下公式来计算[25 ,26 ] : ...
... 图3 (d)为AgX-TiO2 复合材料的异质结能级结构示意图.AgX-TiO2 复合材料在可见光照射下由于紫外线还原作用[19 ,20 ,21 ] , 使得部分AgX还原为Ag单质沉积于AgX表面, 从而形成Ag/AgX-TiO2 结构的异质结[21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] .AgCl的导带位置较高, AgCl光照产生的光生电子可以转移到TiO2 的导带或者Ag的费米能级上, 光生空穴则转移到TiO2 的价带, 从而实现光生电子和空穴之间的有效分离.AgCl的禁带宽度为2.98 eV[19 ] , 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强.AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
... ,25 ,26 ,27 ],比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
Photoelectrochemical property of Fe-N modified titania nanotube array films.
3
2014
... 光转化率η 可通过以下公式来计算[25 ,26 ] : ...
... 图3 (d)为AgX-TiO2 复合材料的异质结能级结构示意图.AgX-TiO2 复合材料在可见光照射下由于紫外线还原作用[19 ,20 ,21 ] , 使得部分AgX还原为Ag单质沉积于AgX表面, 从而形成Ag/AgX-TiO2 结构的异质结[21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] .AgCl的导带位置较高, AgCl光照产生的光生电子可以转移到TiO2 的导带或者Ag的费米能级上, 光生空穴则转移到TiO2 的价带, 从而实现光生电子和空穴之间的有效分离.AgCl的禁带宽度为2.98 eV[19 ] , 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强.AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
... ,26 ,27 ],比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
Double-wall anodic titania nanotube arrays for water photooxidation.
3
2009
... 电荷载流子密度N D 的计算公式[27 ] : ...
... 图3 (d)为AgX-TiO2 复合材料的异质结能级结构示意图.AgX-TiO2 复合材料在可见光照射下由于紫外线还原作用[19 ,20 ,21 ] , 使得部分AgX还原为Ag单质沉积于AgX表面, 从而形成Ag/AgX-TiO2 结构的异质结[21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] .AgCl的导带位置较高, AgCl光照产生的光生电子可以转移到TiO2 的导带或者Ag的费米能级上, 光生空穴则转移到TiO2 的价带, 从而实现光生电子和空穴之间的有效分离.AgCl的禁带宽度为2.98 eV[19 ] , 比TiO2 的3.2 eV窄, 对可见光的吸收能力强.AgBr-TiO2 复合材料的光电转化效率相比未复合的TiO2 阵列膜的大幅度提升, 这是因为在AgBr-TiO2 异质结中, AgBr的禁带宽度为2.6 eV[20 ,21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ] ,比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
... ,27 ],比TiO2 更窄, 而AgBr的导带位置更高, 因而从价带跃迁到导带的电子从AgBr的导带转移至TiO2 的导带, 实现光生电子-空穴对的有效分离, 降低了载流子复合的几率.但是当AgBr的沉积量较大, 沉积超过1次时, AgBr颗粒会将TiO2 纳米管阵列堵塞, 使得光线无法照射到TiO2 纳米管内, 从而降低样品对光的利用率. ...
, 董开拓
