高效银-卤化银可见光光催化剂的研究取得新进展

半导体光催化剂的研究是目前材料和化学领域的前沿课题,在新能源和环境净化方面具有广阔的应用前景。传统的半导体光催化材料只适用于紫外光范围,因此,探索高效利用太阳光的可见光响应光材料是推进光催化材料应用的关键。

光子耦合和电子传输是影响金属-半导体等离子体复合光催化剂的光催化活性的两大关键因素。为了探索其对光催化性能的影响,新加坡南洋理工大学的陈忠课题组采用了一种简单、低成本的方法(water-soluble sacrificial salt-crystal-template route)来大规模制备出具有空心结构的Ag@AgCl的立方笼微结构,然后通过理论计算以及瞬态光电子传输测试来了解电子的传递过程,从而从机理上解释了Ag@AgCl的电子传输机制。该研究工作发表在Advanced Functional Materials上。其制备步骤如下: 首先利用氯化钠的溶解度差异原理制备出规整的NaCl微米立方结构, 然后再利用离子扩散的原理在NaCl外壁上原位成长出AgCl@NaCl结构,最后,通过水溶解法去除NaCl,就可以得到空心结构的AgCl的立方笼微结构。在光还原的作用下,部分的氯化银被进一步还原成生成金属银颗粒,从而形成稳定的Ag@AgCl金属-半导体复合结构。瞬态吸收光谱测试证实光生电子从Ag纳米粒子快速转移到AgCl表面(≤150 fs),这有利于在该系统中的电荷分离效率,有助于提高银 – 氯化银催化剂的光催化活性和稳定性,从而能够快速降解有机染料。