【摘 要】
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环境污染和能源危机已成为制约人类社会可持续发展的重要因素。光催化技术被认为是一种解决能源和环境危机的有效方案。然而,由于传统光催化剂存在光利用效率不足、光生载流子易复合等缺点大大限制了其在实际中的应用。因此,开发新型光催化剂提高其催化性能在光催化领域具有重要意义。通过构建异质结可以有效改善光吸收效率,促进光生载流子的分离。为了进一步促进体相载流子传输,引入压电材料,利用压电效应产生的极化电场,实现
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环境污染和能源危机已成为制约人类社会可持续发展的重要因素。光催化技术被认为是一种解决能源和环境危机的有效方案。然而,由于传统光催化剂存在光利用效率不足、光生载流子易复合等缺点大大限制了其在实际中的应用。因此,开发新型光催化剂提高其催化性能在光催化领域具有重要意义。通过构建异质结可以有效改善光吸收效率,促进光生载流子的分离。为了进一步促进体相载流子传输,引入压电材料,利用压电效应产生的极化电场,实现光/电-压电效应的协同作用,促进载流子分离,大大提高催化性能。主要研究内容如下:（1）针对传统光催化光利用效率低下以及载流子复合严重难题,基于能级匹配原则,采用水热合成法和连续离子层吸附反应法制备同轴Ti O2-Ba Ti O3-Cu In S2异质结作为光电极,构建光-电-压电三种效应协同催化体系。通过对Ti O2-Ba Ti O3-Cu In S2进行性能分析,探讨不同条件下Ti O2-Ba Ti O3-Cu In S2异质结电极光解水产氢及降解罗丹明B的效果,结果表明在光-电-压电效应协同作用下,设计的Ti O2-Ba Ti O3-Cu In S2对罗丹明B的降解率在40 min达到98.8%,根据最优实验条件,并对Ti O2-Ba Ti O3-Cu In S2异质结性能进行优化,并探索光-电-压电效应对催化性能的影响,最后明确其催化机理。（2）针对传统光催化剂可见光利用率低下以及体相/界面光生电子-空穴复合严重难题,利用水热法制备二维结构的Bi2WO6纳米片,为进一步改善光吸收,基于能级匹配原则,通过水热法在二维Bi2WO6纳米片表面原位生长Cu2S构建Bi2WO6-Cu2S异质结,基于二维Bi2WO6纳米片优良的压电性能以及Bi2WO6-Cu2S异质结良好的光吸收及载流子传输性能,构建光-电-压电三种效应协同催化体系,探索最优实验条件,并成功用于光解水产氢以及水中罗丹明B的降解中,结果表明在光-电-压电效应协同作用下,设计的Bi2WO6-Cu2S对罗丹明B的降解率在40min内达到87%,本工作为利用光电催化和压电催化的协同作用设计独特的异质结结构开辟了一条新的途径。
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