自掺杂光催化剂的设计、制备及其可见光光催化性能研究

如何解决能源短缺和环境污染两大难题成为困扰世界经济发展的首要任务。利用太阳能进行的光催化反应在能源开发和环境治理方面受到了普遍关注。然而光催化反应的低量子效率一直严重制约了光催化技术在环境和能源领域的大规模应用。而光催化反应效率很大程度上取决于光催化剂本身，因此高效光催化剂的设计和制备是提高光催化反应效率的核心。本项目在前期工作基础上，结合前人锐钛矿二氧化钛自掺杂的理论和实践经验，提出利用基于软化学制备技术的自掺杂策略来有效调控半导体光催化剂的电子和能带结构，进而增强其可见光光催化活性；将具体选用典型的非二氧化钛二元或三元半导体为例，通过尝试阴离子或阳离子不同自掺杂方式和掺杂量控制，获得自掺杂对光催化剂活性影响的基本规律和内在根源，丰富光催化的基础理论；并籍此发展若干低成本简单易行的自掺杂光催化剂软化学制备方法，设计和制备出若干高活性可见光光催化剂，推动光催化应用发展。

本项目在前期工作基础上，结合前人锐钛矿二氧化钛自掺杂的理论和实践经验，提出利用基于软化学制备技术的自掺杂策略来有效调控半导体光催化剂的电子和能带结构，进而增强其可见光光催化活性的新思路。我们选用了BiOI、BiOCl、Bi2WO6和g-C3N4等典型二元和三元半导体为例，研究了阴离子或阳离子等不同自掺杂方式对这些半导体光催化性能的影响，获得了自掺杂影响光催化剂活性的基本规律和内在根源，丰富了光催化的基础理论；并籍此发展了若干低成本简单易行的自掺杂光催化剂软化学制备方法，设计和制备出若干高活性可见光光催化剂，推动了光催化技术的发展。