压电增强的等离激元光催化材料Ag/BaTiO3的制备及性能研究

摘要

针对光催化过程中的低光利用率和低催化效率,采用光化学还原法将Ag纳米颗粒均匀修饰在BaTiO3纳米压电材料表面,制备了x mol/L-Ag/BaTiO3(x=0.01、0.02、0.04,x为Ag的浓度)等离激元压电光催化剂.研究了压电光催化过程中的反应机理及等离激元颗粒负载的浓度对光催化剂性能的影响.研究结果显示,0.02 mol/L-Ag/BaTiO3在全光谱光辐照和超声激发的压电场的辅助下,在75 min内可降解91％的罗丹明B,将降解效率提升了21％,证实了纳米复合结构中压电势对表面等离激元光催化活性的重要影响.催化性能的提升源于压电效应和表面等离子体共振效应的协同作用.Ag纳米颗粒的等离子体共振效应(LSPR),使光吸收范围从紫外光区扩大至可见光波段.超声驱动可使BaTiO3纳米压电体发生形变而于表面产生压电电荷,压电势的存在进一步增强了LSPR诱导的光生载流子分离,促进羟基自由基的生成,加速有机染料的降解.本工作将BaTiO3的压电效应引入等离子体光催化中,可推广到其他材料和催化系统中,为环境净化提供一种有效的技术.