摘要：性能优异的功能纳米材料的设计构筑对于光催化应用而言至关重要。基于模板自刻蚀机制,利用两步溶剂热技术,以一维ZnO纳米棒为模板,在无需附加酸刻蚀的条件下成功制备一维圆顶状ZnO@SnO_(2)异质结纳米管复合材料(Heterojunction domed nanotubes,HDNs)。由于ZnO与SnO_(2)具有匹配的能级结构,在纳米管界面处可形成促进载流子分离的内建电场,赋予该材料优异的光催化与稳定性能。通过控制实验过程中自产生的碱性强弱,实现两性氧化物ZnO的自刻蚀,从而实现ZnO@SnO_(2) HDNs的管壁厚度可控调控与催化性能的调节。借助SEM、TEM、STEM及PL等表征手段对材料的微观形貌、元素组成、生长机制与性能进行了考察。以甲基橙、亚甲基蓝、曙红等为污染物模型,光催化污染物降解实验结果表明,获得的ZnO@SnO_(2) HDNs具有优良的光催化性能,光照60 min内对亚甲基蓝、曙红的降解率可达到95%,表明构筑的纳米管异质结极大地促进了载流子的分离,抑制其复合,提高了光催化性能。同时,循环稳定性能测试说明构建的异质结纳米管催化剂具有良好的稳定性能,在染料降解方面具有广阔的应用前景。

摘要：促进光催化过程中载流子的高效分离一直是困扰科研人员的难题。最近,利用压电效应抑制光生电子-空穴对复合从而提升光催化效率的策略引起了人们的广泛关注。在此,以制备的由g-C_(3)N_(4)包覆的一维NaNbO_(3)纳米棒异质结材料作为研究对象,通过施加超声场引入压电效应,研究其在压电光催化过程中的性能增强机制。通过SEM及XPS等表征手段对材料的微观形貌和键合情况进行了考察。性能实验结果表明:在利用超声波引入压电效应后,NaNbO_(3)@g-C_(3)N_(4)在压电光催化过程中(1.02 mmol·g^(-1)·h^(-1))表现出比单一的光催化过程(0.49 mmol·g^(-1)·h^(-1))更高的产氢速率,表明压电效应可极大促进NaNbO_(3)@g-C_(3)N_(4)异质结材料在光催化过程中的载流子分离效率,抑制光生电子与空穴复合,提高其光催化性能。此外,在数据分析的基础上,本文提出了压电-光催化协同作用的机制,为高效压电光催化剂的设计和开发提供了参考。

摘要：性能卓越的光电极材料的设计制备对光电化学(PEC)技术的发展与应用至关重要。近年来,纸基光敏材料以其比表面积大、环境友好且成本低的优点被广泛研究。其中,作为一种高光电活性、高电子迁移率、无毒的光电极材料,纸基ZnO纳米棒被认为具有广阔的应用前景。然而,高载流子复合率及光腐蚀现象严重制约其光电性能的进一步提升。为降低光生载流子复合率并抑制光腐蚀,采用水热法在纸基ZnO表面原位组装沸石咪唑酯骨架材料-8(ZIF-8),制备纸基一维ZnO/ZIF-8纳米棒阵列光电极。结果显示:ZIF-8均匀、致密分布在纸基ZnO表面,二者界面处无缝结合,利于促进界面电荷传输。同时,原位组装ZIF-8过程中,聚集大量氧空位的ZnO表面被刻蚀并转化为ZIF-8,利于抑制光腐蚀。此外,ZnO与ZIF-8能级匹配,二者结合形成异质结,可实现光生电子与空穴的双向传输,从而有效促进光生载流子分离。与纯ZnO纳米棒相比,纸基ZnO/ZIF-8复合材料展现出更高的光生载流子分离与传输效率、更大的光电流密度及更好的光稳定性。