单斜晶型BiVO4和WO3表面态钝化及光催化活性调控

摘要

单斜晶型BiVO4和WO3的禁带宽度和价带位置分别为:BiVO4Eg≈2.4eV,EVB≈2.4V vs.RHE;WO3Eg≈2.7eV,EVB≈3.4V vs.RHE,光生载流子在两种材料体相的转移距离均大于100nm,故两种半导体都是具有可见光响应的光催化剂.前期研究表明,单斜晶型BiVO4表面存在一定数量的Bi-O悬空键,单斜晶型WO3表面存在一定数量的W-O悬空键,这些悬空键会诱导两种光催化剂形成高表面态,易引起光生电子—空穴在其表面的高复合率,影响材料的光催化活性.In3+的离子半径约0.8(A),其与Bi3+的离子半径相近(1.03(A)),如果In3+定向掺杂取代单斜晶型BiVO4中的部分Bi3+位点,可使BiVO4晶型结构发生扭曲,进而可能改变BiVO4高表面态.另一方面,无定形TiO2表面含有大量的电子缺陷位点,若与单斜晶型WO3发生耦合接触时,可形成TiO2(O2-)-WO3(W6+)相互作用,进而可能改变WO3高表面态.