高效率高价值的光催化纯水分解
高效率高价值的光催化纯水分解
异质（相）结的形成
形成异质结是提升光催化剂载流子分离效率及调控能带结构的常用手段。点接触形成的界面电场作用范围小、电场强度较弱。本组设计并构建了均匀连续的一维氧化钛异质（相）结，通过形成均匀、连续的一维内建电场，有效促进了载流子分离。下图为由一维异相结组装成的分级氧化钛光催化剂，该催化剂为锐钛矿/金红石混晶结构，微球尺寸分布均匀，直径3-3.5 μm。基元结构为一维纳米线，直径小于10 nm，纳米线核心为金红石，外面均匀包覆一层锐钛矿，形成套管式纳米线。
该材料具有高比表面积、良好的孔结构和热稳定性；其基元结构为直径不足10nm的一维连续异相结结构，因此该材料带隙宽、载流子分离效率高（紫外光区荧光最弱）。性能评价结果证实，其光催化活性显著优于P25及锐钛矿型分级TiO2。工作发表在Nano Research. 2015, 8, 2092–2101。
同时，本组设计并实现了纳米碳管与氧化钛复合的分级异质结光催化剂。该催化剂为多壁碳纳米管表面均匀包覆一层厚度可调的纳米氧化钛，形成了一维连续的界面电场，保证了载流子的高效分离。该催化剂的性能获得了进一步提升，这部分工作发表Appl Surf Sci.，2017, 402: 360–368。
TiO2@MWCNT光催化剂的TEM图片（左）及模拟结构图（右）
