氧空位对Bi2MoO6的关键作用:促进可见光光催化活性和反应机理

作者:孙艳娟; 王红; 邢倩; 崔雯; 李解元; 吴素娟; 孙立东

摘要:Bi2MoO6(BMO)作为一种典型的Bi基光催化剂,近年来受到越来越多的关注并被广泛应用.然而, Bi2MoO6的可见光光催化活性仍然存在一些限制,如有限的光响应范围和低电荷分离效率.为了提高光催化活性,研究者采取了各种策略,包括元素掺杂、形成异质结构和形貌控制等.早期研究表明,氧空位可以拓展光催化剂的光吸收区域,并且氧空位是光催化剂表面反应物活化最活跃的位点,可以促进电荷分离和使电子局域化.因此,制备具有氧空位的Bi基光催化剂可能是提高其光催化性能的有效途径.然而,氧空位对Bi2MoO6电子结构和光催化反应机理的影响尚不清楚.本文通过在制备过程中加入NaBH4诱导氧空位形成,合成出了具有氧空位的可见光驱动的Bi2MoO6微球(BMO-X).利用UV-vis DRS光谱研究了合成后的光催化剂的光学吸收性能,发现在产生氧空位后, BMO-4在可见区域的吸收显著增强,带隙从BMO的2.40 eV降低到BMO-4的2.07 eV.通常,较强的光吸收能力对光催化反应更有利,因为可以产生更多的光生载流子参与光催化作用.将所制备的催化剂用于光催化净化NO,结果表明具有氧空位的Bi2MoO6(BMO-4)的可见光催化NO净化效率为43.5%,远高于本体Bi2MoO6(BMO)的可见光光催化活性(25.0%).结合实验表征和理论计算结果,探讨了氧空位对Bi2MoO6电子结构和光催化净化NO反应机理的影响.采用低温固态电子顺磁共振(EPR)检测了催化剂中的氧空位,在BMO中仅检测到弱的EPR信号,表明BMO中几乎没有氧空位,而BMO-4上的EPR信号非常强,表明NaBH4的引入诱导产生了大量的氧空位. DFT计算确认BMO-4的带隙内有中间能级形成. XPS测试结果表明,与BMO相比, BMO-4的Bi–O峰值强度略有下降,可能是由于部分Bi–O中缺少O原子以形成氧空位所致. PL结果表明,具有氧空位的Bi2MoO6(BMO-4)显示出显著降低的光激发电子-空穴对分离效率,可能是由于氧空位改�

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关键词:
  • 氧空位
  • 光催化
  • 反应机理
  • 原位红外光谱
  • 一氧化氮净化

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期刊名称:催化学报

期刊级别:CSCD期刊

期刊人气:12925

杂志介绍:
主管单位:中国科学院
主办单位:中国化学会;中国科学院大连化学物理研究所
出版地方:辽宁
快捷分类:工业
国际刊号:0253-9837
国内刊号:21-1195/O6
邮发代号:8-93
创刊时间:1980
发行周期:月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
复合影响因子:1.52
综合影响因子:1.11