S型SnO₂/BiOBr异质结光催化还原CO₂的电荷传输机理

摘要

S型异质结可以实现光生载流子有效空间分离，保持较强的氧化还原能力。因此，深入了解S型异质结构的光致电荷转移动力学对提高其光催化性能至关重要。本文采用原位水热法制备了紧密接触的SnO₂/BiOBrS型异质结。优化后的SnO₂/BiOBr具有优异的光催化CO₂还原性能，CO和CH₄的产率分别为345.7和6.7μmol·g^-1·h^-1，分别是纯BiOBr的5.6和3.7倍。利用原位XPS和飞秒瞬态吸收光谱（fs-TA）表征了SnO₂/BiOBrS型异质结的光致电荷转移机制和动力学。发现光生载流子出现了新的拟合寿命，这可归因于S型异质结的界面电子转移，进一步证明了光电子从SnO₂导带到BiOBr价带的超快转移通道。因此，BiOBr导带中的还原电子和SnO₂价带中的氧化空穴得以保留。本研究对S型异质结的光致电荷传输机理提供了更深刻的理解。

关键词

SnO₂/BiOBr / 光催化还原二氧化碳 / S型异质结 / fs-TA / 原位XPS

基金资助

国家自然科学基金项目(12274118,52202375);; 河北省自然科学基金(B2020205013,B2022205008);; 河北师范大学科技项目(L2021K01);; 河北省创新能力提升计划项目(22567604H);; 河南省杰出外籍科学家工作室(GZS2023007);; 河南省高等学校重点科研项目计划基础研究专项(22ZX013)资助