价态异质结的构建及其在全光谱光催化领域的应用研究

The key of photocatalytic technology are expanding scope of light absorption and improving the separation efficiency of photo-generated carries, which aim to raise the photocatalytic efficiency for practical application. In this project, we proposed to utilize the electron transfer between the same ions, which possess different valence states, as the driving force for the separation of photo-generated carries at the atomic level. In order to obtain high efficiency valence state heterojunction photocatalysts with full spectrum response, we choose narrow bandgap semiconductors to form valence state heterojunction for enhance the light harvest. On the other hand, due to the special atomic structure of them, the crystals with transition metal elements could form valence state heterojunction within the materials which could expand light absorption. Studying the charge transfer mechanism in photocatalytic process base on the characterization results of photo-generated carries, and then analyze the reasonable transmission path of photo-generated carries.

光催化技术的关键在于光吸收的拓展和光生载流子的分离效率的提高，目的都是为了提升光催化材料的效率，以达到实际应用水平。本项目拟在前期的研究基础上，利用不同价态的同种离子间的电子转移作为光生载流子分离的驱动力，原子层面上实现光生载流子分离，提高光生载流子分离的分离效率，进一步提高光子能量利用效率和改善光催化活性。考虑到后续光催化材料的实际应用是在自然界的太阳光下，选择一些窄带隙半导体或者利用含有过渡金属的晶体特殊的原子结构在材料内部形成价态异质结都可以拓展材料光吸收范围，最终得到高效的全光谱响应的价态异质结光催化材料。根据对光生载流子的寿命、状态、传输特性进行表征的结果,研究光催化过程中电荷转移机理，分析出光生载流子在价态异质结中合理的传输路径。

光吸收的拓展和光生载流子的分离效率的提高，目的都是为了提升光催化材料的效率，以达到实际应用水平。本项目拟在前期的研究基础上，利用不同价态的同种离子间的电子转移作为光生载流子分离的驱动力，原子层面上实现光生载流子分离，提高光生载流子分离的分离效率，进一步提高光子能量利用效率和改善光催化活性。考虑到后续光催化材料的实际应用是在自然界的太阳光下，选择一些窄带隙半导体或者利用含有过渡金属的晶体特殊的原子结构在材料内部形成价态异质结都可以拓展材料光吸收范围，最终得到高效的全光谱响应的价态异质结光催化材料。根据对光生载流子的寿命、状态、传输特性进行表征的结果,研究光催化过程中电荷转移机理，分析出光生载流子在价态异质结中合理的传输路径。