交错能带结构钕掺杂钒酸铋形貌与光催化性能调控

为了研究混合相异质结对光催化的改性机理,以五水硝酸铋、六水硝酸钕、偏钒酸钠为原料,浓硝酸、氢氧化钠为调和剂,水热合成不同浓度钕掺杂钒酸铋样品。X射线衍射和拉曼峰位分析发现,钒酸铋呈现钕浓度依赖的单斜到四方相转变。采用扫描电子显微镜表征发现,这种相变给样品形貌带来巨大变化。小于1at%钕掺杂单斜钒酸铋由不规则颗粒堆积而成,大于7at%钕掺杂四方相由类似球状或凹槽表面果仁状构成,而中间混合相由微米长方体棒状组成。规则形貌导致所有掺杂样品光催化降解罗丹明B效率高于无掺杂样品。高分辨透射电子显微镜和莫特–肖特基测试发现,混合相中形成交错能带异质结,进一步促进光生电-子空穴对分离并抑制其复合,使得4at%钕掺杂样品具有99.4%降解效率。