异质结型银基半导体的合成和应用方面取得了重要进展

传统TiO2由于禁带宽度较宽(2.3eV)只有在紫外线激发才能产生光催化作用,只能利用占太阳光能量2-3%的紫外光。因此,近年来宽光谱响应、高活性、高稳定性和能循环使用的环境友好光催化材料的研发及其在环境污染治理和清洁能源转换的利用成为当今世界材料、化学、环境等领域的研究热点。在美国能源部、国家自然科学和江西省青年科学家培养基金的支持下,江西理工大学冶金与化学工程学院余长林教授和美国卡耐基梅隆化学系金荣超教授合作在异质结型银基半导体的设计、合成和应用方面取得了重要进展

该工作针对银基半导体光催化剂难于克服的光化学腐蚀而造成光催化稳定性下降而难以实际运用的核心问题,提出利用Ag2O和Ag2CO3独特的能级特点,巧妙利用受热相转变法,通过精确控制Ag2CO3热处理温度和时间首次制备了类似核-壳结构的Ag2O@Ag2CO3纳米复合结构,该异质相结纳米复合结构表现了罕见的可见光催化活性和稳定性。研究发现核-壳结构的Ag2O/Ag2CO3纳米异质相界面的形成,能高速分离彼此产生的光生电子和空穴,产生更多的活性自由基(O2 •−,•OH),极大幅度地提高光催化反应的量子效率和催化剂的稳定性。该光催化剂在可见光照射下能在极短的时间内使水体有机污染物染料迅速降解矿化掉,在环境治理具有非常好的运用前景。该研究发现对研制高活性、高稳定性半导体纳米光催化剂以及理解半导体异界面光生电子分离机制具有的理论指导意义。对新颖结构的纳米半导体光催化剂的设计、制备提供了崭新的思路和方法。