Ba_0.66Sr_0.34TiO₃-CuO异质结压电光催化协同增强可见光催化性能研究

摘要

针对传统压电材料压电催化活性低和对可见光不响应的问题，通过构建压电材料Ba_0.66Sr_0.34TiO₃（BST）与窄带隙半导体（CuO）的Ⅲ型异质结构，利用BST在机械应力下产生动态内建电场有效驱动光生载流子的定向分离；同时窄带隙半导体将压电材料的光吸收范围拓宽至可见光区，实现压电效应与光催化作用的协同。采用水热法结合湿化学法合成BST-CuO复合材料。通过相结构及微观形貌表征，发现随着CuO负载量的增加，CuO纳米片团聚在BST表面。在超声-可见光协同作用下，组分BST-CuO2复合材料光催化性能最优，在150 min内对罗丹明B（RhB）的降解率为59%,较纯BST提升了1.6倍，较避光超声和光照搅拌条件下分别提升3.3和2.7倍。基于活性物种、光电流及电化学阻抗等测试结果，发现窄带隙CuO能够显著拓宽复合材料光吸收范围（200～800 nm）,超声诱导BST压电动态内建电场持续促进光生载流子分离，实现复合材料光催化性能提升，本研究为压电-光催化协同机制的研究提供了新思路。

关键词

压电光催化 / 异质结构 / 载流子分离 / 能带工程

基金资助

国家自然科学基金项目(52202129); 浙江省博士后科研项目择优资助(ZJ2023110); 重庆科技大学硕士研究生创新计划项目(YKJCX2421608)资助