半导体异质光催化纳米材料研究获进展

在中国科学院“百人计划”项目和国家自然科学基金委支持下，中国科学院兰州化学物理研究所能源与环境纳米催化材料课题组在金属/半导体异质光催化纳米材料结构设计合成研究领域获新进展。

金属/半导体异质光催化材料成为目前光催化研究领域的热点，然而，目前所报道的此类异质材料由于自身结构及功能缺陷，普遍具有较低光生载流子分离效率和较差的可见光催化性能。因此，如何设计和制备具有高效的电子-空穴分离结构以及快速电子导出的金属/半导体异质可见光光催化剂成为目前急需解决的科学难题。

能源与环境纳米催化材料课题组设计构建了一种新型异质结构光催化剂金属Ag纳米线/Ag3PO4立方体异质光催化剂，即在Ag纳米线表面通过选择性外延生长构建了尺寸、形貌、位置、数量等可控的Ag3PO4立方体，形成项链状异质纳米结构。由于金属Ag纳米线具有较低费米能级，可以高效分离半导体光生载流子，并将电子快速转移至金属纳米线。此外，由于具有独特的项链状结构，富集至Ag纳米线的电子可以快速被导出并参与光催化还原反应，而分离后的空穴在Ag3PO4表面参与氧化反应。实验结果表明，此新型Ag纳米线/Ag3PO4立方体异质光催化剂具有比Ag3PO4立方体更高的可见光降解有机污染物性能。

该异质结构光催化剂有效解决了光生电子-空穴的快速复合以及电子无法导出的难题，并且在半导体光催化领域具有极高的通用性和实用性。

相关研究成果发表在Journal of Materials Chemistry(J. Mater. Chem., 2012, 22, 14847-14850)和ChemistryA European Journal期刊上(Chem. Eur. J. 2012, DOI: 10.1002/ chem.201201435)。

Ag纳米线/Ag3PO4立方体异质光催化材料的SEM，光生载流子分离机理及光催化性能

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