高等学校化学学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (7): 1615-1624.doi: 10.7503/cjcu20200107
王非凡,王松博,姚柯奕,张蕾,杜威,程鹏高,张建平,唐娜*()
收稿日期:
2020-03-02
出版日期:
2020-07-10
发布日期:
2020-04-26
通讯作者:
唐娜
E-mail:tjtangna@tju.edu.cn
基金资助:
WANG Feifan,WANG Songbo,YAO Keyi,ZHANG Lei,DU Wei,CHENG Penggao,ZHANG Jianping,TANG Na*()
Received:
2020-03-02
Online:
2020-07-10
Published:
2020-04-26
Contact:
Na TANG
E-mail:tjtangna@tju.edu.cn
Supported by:
摘要:
在n型TiO2纳米片表面原位沉积p型TiO2量子点构建了量子点自修饰的TiO2 p-n同质结(PNT-x), 并利用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线光电子能谱(XPS)、 稳态荧光光谱(PL)、 拉曼光谱(Raman)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、 电化学测试及电化学交流阻抗谱(EIS)对复合物的组成、 结构和光催化性能进行了表征和研究. 结果表明, PNT-x具有TiO2量子点自修饰的结构, 量子点和纳米片中分别含有金属缺陷和氧缺陷, 其含量随组成变化可控, 并使得PNT-x表现出p-n同质结的典型特征, 与n-n Ⅱ型同质结以及块状p-n同质结相比, PNT-x中费米能级相差更大, 界面内电场更强, 具有更高的电荷分离和传递效率. 光照下, 样品的光催化活性顺序为PNT-400>p-25>PNT-600>PNT-200>p-TiO2>n-TiO2, 其中PNT-400的光催化产氢速率高达41.7 mmol·g-1·h-1, 分别为n-TiO2纳米片、 Ⅱ型同质结和块状p-n同质结的4.3倍、 3.6倍和2.3倍, 并表现出优异的催化稳定性.
中图分类号:
王非凡, 王松博, 姚柯奕, 张蕾, 杜威, 程鹏高, 张建平, 唐娜. 量子点自修饰TiO2p-n同质结的构建及光催化性能[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(7): 1615-1624.
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Fig.5 UV-Vis DRS spectra(A) and XPS valence-band spectra(B) of n-TiO2(a), PNT-200(b), PNT-400(c), PNT-600(d) and p-TiO2(e) Inset in (A): the corresponding plots of transformed Kubelka-Munk function vs. the photoenergy.
Fig.7 Ti2p XPS spectra of p-TiO2(A), n-TiO2(B), PNT-200(C), PNT-400(D), PNT-600(E) and O1s XPS spectra(F) of n-TiO2(a), PNT-200(b), PNT-400(c), PNT-600(d), and p-TiO2(e)
Fig.8 Photocatalytic and photoelectrochemical performance of the as-prepared samples (A) Photodegradation rates of phenol and MO. a. PNT-200, b. PNT-400, c. PNT-600, d. p-TiO2, e. n-TiO2, f. NNT-400, g. BPNT-400, h. P25; (B) time course of photocatalytic H2 evolution; (C) linear sweep voltammetry(LSV) curves; (D) recycling of H2 evolution using PNT-400.
Fig.9 Steady-state photo-luminance spectra(A) and Nyquist plots(B) of n-TiO2(a), PNT-200(b), PNT-400(c), PNT-600(d) and p-TiO2 (e) Inset in (B): enlarged EIS plots of PNT-400.
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