CeO₂/Bi₁₉Br₃S₂₇ S型异质结的高效界面电荷转移用于增强光催化CO2还原

摘要

提高光生载流子的分离效率,进而显著增强光催化剂的氧化还原能力是光催化领域中的一个重大挑战。为了解决这一问题,本文通过水热法成功合成了CeO₂/Bi₁₉Br₃S₂₇ S型异质结催化剂,旨在提升催化剂的光催化性能。CeO₂/Bi₁₉Br₃S₂₇复合材料的合成不仅改善了光生载流子的分离效率,还赋予了催化剂更强的氧化还原能力和更大的驱动力,显著提升了其光催化表现。实验结果表明,CeO₂/Bi₁₉Br₃S₂₇复合催化剂在CO生成方面的产率达到了13.5μmol g^-1h^-1,远高于单一Bi₁₉Br₃S₂₇和CeO₂催化剂的产率,分别是单独Bi₁₉Br₃S₂₇和CeO₂催化剂的5.19倍和2.81倍。这一显著的提升表明,CeO₂/Bi₁₉Br₃S₂₇复合催化剂的光催化性能在CO生成反应中展现出了更强的催化能力。此外,CeO₂/Bi₁₉Br₃S₂₇催化剂在CH₄生成方面的产率为4.3μmol g^-1 h^-1,较单独CeO₂催化剂高出3.1倍,较单独Bi₁₉Br₃S₂₇催化剂高出2.7倍,进一步证明了其在CH₄生成反应中的优越表现。这些结果表明,CeO₂/Bi₁₉Br₃S₂₇复合催化剂不仅在CO和CH₄生成速率方面表现出显著的提升,而且其优异的光催化性能表明其在光催化领域中的应用潜力。本研究为改进光生电荷分离效率提供了新的思路,并为未来开发高效光催化材料提供了有价值的参考。通过构建S型异质结结构,可以有效地抑制光生载流子的复合,提高光催化反应的效率,从而为可持续能源的利用提供了新的解决方案。

关键词

光催化二氧化碳还原 / S型异质结 / CeO₂ / Bi₁₉Br₃S₂₇ / 内置电场