光催化因其可以利用太阳能进行光解水产氢、CO_(2)还原、降解有机污染物及有机物转化而被认为是解决当前能源危机和环境问题的一种有效手段.由于光催化反应是由光激发光催化材料生成光生载流子引发的,因此理想的光催化剂应当具有宽的光响应范围、低的光生载流子复合率和足够的氧化还原能力来进行表面反应.然而单一组分的半导体材料难以同时满足宽光谱响应(即窄带隙)和强氧化还原能力(即价带更正和导带更负).通过耦合两个具有可见光响应且交错能带排布的半导体来构建S型异质结,不仅能拓宽光催化剂的光吸收范围、促进电荷分离,还同时保留了两种半导体的强氧化还原能力,是发展高效光催化材料的一种有效途径.Cs_(2)AgBiBr_(6)的导带和价带分别位于–0.65 V vs.NHE和1.60 V vs.NHE,而Bi_(2)WO_(6)的导带和价带分别为–0.4 V vs.NHE和2.4 V vs.NHE,两者能带位置匹配.因此,本文选择Cs_(2)AgBiBr_(6)和Bi_(2)WO_(6)用于构建S型异质结复合材料,采用超声辅助方法处理含有Cs_(2)AgBiBr_(6)量子点和Bi_(2)WO_(6)微米花的乙酸乙酯溶液,通过在Cs_(2)AgBiBr_(6)量子点和Bi_(2)WO_(6)微米花界面间形成Bi–Br键,组装出了Cs_(2)AgBiBr_(6)量子点/Bi_(2)WO_(6)微米花异质结复合材料,并考察了材料在可见光照射下还原CO_(2)的光催化活性.结果表明,所制备的Cs_(2)AgBiBr_(6)/Bi_(2)WO_(6)异质结复合材料具有优越的光催化还原CO_(2)生成CO和CH4性能,发现在一系列含有不同比例的x Cs_(2)AgBiBr_(6)/Bi_(2)WO_(6)异质结复合材料中(x为Cs_(2)AgBiBr_(6)与Bi_(2)WO_(6)的质量比,x=0.2,0.5,1.0),0.5 Cs_(2)AgBiBr_(6)/Bi_(2)WO_(6)异质结复合材料表现出最优的光催化性能,在300 W氙灯(420 nm≤λ≤800 nm)照射下8 h内生成了15.4μmol g–1的CO和3.2μmol g–1的CH4.其性能明显优于同等反应条件下单纯Cs_(2)AgBiBr_(6),Bi_(2)WO_(6)以及等比例机械混合的Cs_(2)AgBiBr_(6)和Bi_(2)WO_(6)的光催化活性,这归因于Cs_(2)AgBiBr_(6)和Bi_(2)WO_(6)间形成了有效的S型异质结,该S型异质结可在不牺牲Bi_(2)WO_(6)价带空穴氧化能力和Cs_(2)AgBiBr_(6)导带电子还原能力的基础上,促进光生电子-空穴对的分离.综上,本文结果表明耦合两种具有交错能带的光催化材料来形成S型异质结是开发高效光催化剂的一种有效策略,也展示了无铅钙钛矿在光催化中的应用前景.
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