环境净化用石墨烯/BiMO复合光催化剂的基础研究

环境污染是全球面临的重大难题，光催化技术是富有深远发展潜力的解决环境问题的方法之一。然而，目前可利用太阳能的可见光催化技术受材料能带结构的限制，存在效率低等问题，成为制约该项技术应用的主要瓶颈。本项目以石墨烯复合光催化材料界面处能带结构、微观形貌结构与光催化效率之间的关系为研究对象，对石墨烯复合铋基氧化物可见光催化材料的可控合成以及复合材料中受界面处能带结构位置影响的光生载流子的迁移/复合规律进行基础科学研究，以获得高活性的石墨烯复合可见光催化材料。具体内容包括：理论分析石墨烯与光催化材料接触界面的能带结构类型及光生载流子的迁移/复合情况；研制出按理论分析设计的石墨烯复合材料并实现复合材料的可控合成；将实验结果与理论预测相结合，得出影响石墨烯复合光催化材料性能的本质原因。本项目旨在通过揭示影响石墨烯复合材料光催化效率的规律，为解决可见光催化效率低的难题奠定理论和技术基础。

环境污染是全球面临的重大难题，光催化技术是富有深远发展潜力的解决环境问题的方法之一。然而，目前可利用太阳能的可见光催化技术受材料能带结构的限制，存在效率低等问题，成为制约该项技术应用的主要瓶颈。本项目以石墨烯复合光催化材料界面处能带结构、微观形貌结构与光催化效率之间的关系为研究对象，对石墨烯复合铋基氧化物可见光催化材料的可控合成以及复合材料中受界面处能带结构位置影响的光生载流子的迁移/复合规律进行基础科学研究。取得的具体研究内容结果包括：(1) 研究制备了高质量的单层氧化石墨烯纳米片，为构建石墨烯复合纳米光催化材料奠定了材料基础；(2) 研究制备了一系列不同结构的BiMO (M=W, Mo, V) 铋基光催化材料，总结出材料微观相貌结构与光催化性能的关系；(3)研究制备了不同结构的石墨烯/BiMO复合光催化材料，研究复合材料界面处能带结构及光生载流子的迁移复合情况；(4) 分析表征了石墨烯/BiMO复合光催化材料对水中及空气中污染物的降解性能，并研究了相关的降解机制。通过本项目的研究工作，揭示了影响铋基复合光催化材料效率的因素，为解决可见光催化效率低的难题奠定了理论和技术基础。