可见光响应型(Na_(1-x)La_x)(Ta_(1-x)Fe_x)O_3固溶体的合成及其光催化性能研究

摘要

为开发可见光响应的新型光催化材料,本文采用固相烧结方法制备了(Na1-xLax)(Ta1-xFex)O3固溶体系列光催化材料.通过X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-vis)及比表面积等方法对该系列固溶体的晶体结构和光吸收等方面进行了研究.结果表明随着x的增加,固溶体系列样品的晶体结构由单斜相转变为立方相,同时带隙也有明显变化,并受NaTaO3和LaFeO3两种组成成分变化的影响.随着LaFeO3组分的增加,其光吸收从紫外光逐渐拓展到可见光.光催化实验结果表明所合成的固溶体系列光催化材料在可见光照射下可分解水产生氢气,并且在x=0.8时(即(Na0.2La0.8)(Ta0.2Fe0.8)O3固溶体)出氢量达到了最大值.通过第一性原理计算分析表明,由于LaFeO3中Fe 3d轨道的引入不仅使固溶体导带底降低了,同时还抬升了价带顶,从而使固溶体的带隙减小.