微波辅助合成促进铬酸铋晶体的光生电荷分离

摘要

为了将可再生太阳能转化为化学物质，探索具有宽光谱响应的光催化剂用于光催化分解水越来越受到人们的关注。作为铋基层状金属氧化物的一员，铬酸铋（Bi₂CrO₆）的带隙约为1.9 eV，在利用大范围太阳光谱方面具有潜力。然而，Bi₂CrO₆较差的电荷分离性能限制了其在光催化中的应用。本文采用微波辅助水热合成方法制备了具有规则形貌的Bi₂CrO₆晶体，该晶体具有结晶度高、形貌均匀的优点。与传统制备方法相比，微波辐照实现了体系的快速加热，极大地加速了成核和生长的化学反应，从而在几分钟内形成了Bi₂CrO₆晶体。微波辅助合成的Bi₂CrO₆晶体在光催化和光电化学测试中表现出更好的光生电荷分离以及水氧化活性。此外实验中观察到光生电子和空穴在Bi₂CrO₆晶体的不同晶面之间发生空间分离，通过进一步在不同晶面上光沉积选择性负载还原和氧化助催化剂，显著增强了光催化活性。这项工作为制备高效太阳能转换的半导体光催化剂提供了一种可行的解决方案。

关键词

微波合成 / 铬酸铋 / 半导体 / 光催化 / 水氧化

基金资助

国家重点研发计划(2021YFA1502300);; 国家自然科学基金“人工光合成”基础科学中心(FRe CAP)(22088102);国家自然科学基金(22090033,22272165)资助项目