Bi单质/BiPO4等离子体可见光催化净化NO的反应机理

摘要：

通过化学沉淀法制备出六方相BiPO4,再经过NaBH4还原在BiPO4表面负载Bi单质,制备出Bi单质/BiPO4复合光催化剂,并将其应用于空气中低浓度NO的净化.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和电子自旋共振(ESR)等表征手段对催化剂微观结构进行表征分析.利用原位红外光谱技术对催化剂可见光催化氧化NO的反应过程进行实时动态监测分析,结合ESR对自由基的捕获结果,提出了其反应机理.研究结果表明,单质Bi的表面等离子体效应促进了BiPO4对可见光的吸收和光生电荷的分离.密度泛函理论(DFT)计算表明,氧缺陷的存在使得在磷酸铋的价带和导带之间形成了中间能级,有利于价带电子的跃迁.电子结构计算结果表明,单质Bi还充当储存和转移BiPO4导带上电子的媒介,光生载流子的产生和迅速转移使得光生电子-空穴对复合率降低.通过Bi单质的等离子体效应使BiPO4转化为可见光响应的高性能光催化剂.本文对于Bi单质基等离子体光催化的研究和气相光催化反应机理的认识提供了新的方法.

关键词：半金属Bi单质、表面等离子体效应、磷酸铋、光催化、可见光响应、原位红外光谱

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资助基金：国家重点研发计划2016YFC0204702;国家自然科学基金21777011,21501016,51478070;环境与能源催化重庆市高校创新团队建设计划CXTDG201602014;重庆市青年拔尖人才项目和重庆市基础科学与前沿技术研究重点项目cstc2017jcyjBX0052;重庆工商大学研究生科研创新项目yjscxx2017-066-64

在线出版日期：2018-03-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：189-200