来源：北京地质大学
太阳能是地球的能量来源，直接利用太阳能实现能量的使用和储存能够解决传统能源物质如煤炭石油短缺的问题以及由使用传统能源物质带来的环境污染等弊病。光催化技术通过直接利用太阳能驱动一系列重要的化学反应，能将低能量密度的太阳能转化为高能量密度的化学能。目前光催化技术极依赖紫外光吸收的半导体材料，如二氧化钛等。而太阳能中紫外光只占总能量的约5%，可见光能量则占大约46%。如何进一步改善光催化材料的可见光吸收从而提高对太阳能利用率成为相关研究的焦点。
我校材料科学与工程学院博士生于世新在资源综合利用与环境能源新材料创新团队张以河教授和黄洪伟教授指导下，首先利用可控的水解法在不具有可见光吸收的碳酸氧铋光催化材料中引入浓度可调的氧空位。氧空位的引入极大改善了碳酸氧铋的可见光吸收性能，在可见光(λ > 420 nm)照射下同时实现了光催化制氢、光催化降解空气污染物以及光催化降解水中抗生素三种催化性能的提高。
该工作通过在碳酸氧铋中引入氧空位实现对碳酸氧铋的能带结构的调控，使其具备可见光吸收性能。通过对材料的物质结构以及光电化学特性的研究，证实氧空位的存在，以及可见光吸收所引起的高的载流子产生、分离和传递效率。通过检测其在三种光催化氧化还原反应中的效率，证明该材料能有效利用可见光实现太阳能的储存和利用。
图1.BOC和OV-BOC光催化产氢曲线图（a），降解空气污染物NO曲线图（b）,降解水中抗生素盐酸四环素曲线图；OV-BOC活性物种捕获曲线图（d）;OV-BOC产氢循环实验曲线图（e），产氢前后XRD图（f）和EPR图（g）。
图2.BOC和OV-BOC的可见光瞬态光电流（a），不同波长瞬态光电流（b），连续可见光下光电流（c），I-V曲线（d）,交流阻抗（e）和表面光电压谱（f）。
上述研究成果发表于材料科学国际著名期刊 《Applied Catalysis B: Environmental》上： Shixin Yu, Yihe Zhang, Fan Dong, Min Li, Tierui Zhang, Hongwei Huang. Readily achieving concentration-tunable oxygen vacancies in Bi2O2CO3 : Triple-functional role for efficient visible-light photocatalytic redox performance. Applied Catalysis B Environmental, 2018, 226:441-450. [IF2017 =11.698]
附件20180723103756769810.pdf (1.879488MB)
