Nb₂O₅/BiOClⅡ型异质结的构建及增强光催化还原二氧化碳

伍书祺¹，黄泽皑^1,2，李晴川¹，饶志强¹，周莹^1,2

1. 西南石油大学新能源与材料学院新能源材料及技术研究中心2. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室

摘 要：本工作设计制备了Ⅱ型异质结Nb₂O₅/BiOCl复合材料并用于光催化还原二氧化碳。首先构建了两种比例异质结构（5%（质量分数,下同）和11%）,通过透射电镜（TEM）发现两种材料结合存在界面,利用X射线光电子能谱（XPS）仪对材料的表面元素进行分析,随后进行价带位置测定,并根据UV-vis固体漫反射图谱推导材料禁带宽度,进而证实材料间形成了Ⅱ型异质结构。异质结构材料对可见光吸光能力有所增强,荧光光谱（PL）表明异质结构复合材料的光生电子和空穴分离能力得到了提高。光催化还原二氧化碳活性测试表明,5%Nb₂O₅加入能够有效提高材料光催化还原二氧化碳的活性,其中还原产物CO、CH₄、H₂的产率分别为单独BiOCl的1.3倍、2.8倍、1.9倍,分别是单独Nb₂O₅的2.7倍、2.0倍、1.1倍。最后结合价带位置、禁带宽度,提出了Nb₂O₅/BiOCl在光催化还原二氧化碳中的反应可能路径。本研究可为设计高效BiOCl基异质结构材料用于光催化还原二氧化碳提供新思路。

关键词：BiOCl;Nb₂O₅;Ⅱ型异质结;光催化;二氧化碳;