Zn掺杂二维层状δ-Bi2O3纳米片的光催化固氮性能研究

通过掺杂修饰催化剂形成捕获陷阱, 可以有效抑制光生载流子的复合, 获得高效的光催化固氮效率。以Bi(NO₃)₃·5H₂O、Zn(CH₃COO)₂为原料, 采用溶剂热法制备了Zn掺杂的δ-Bi₂O₃光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等表征手段对其形貌、元素组成、光吸收等性质进行表征。结果表明, 利用这种简单的水热合成方法获得2D薄层状结构的Zn-δ-Bi₂O₃。在常温常压下, 研究了Zn-δ-Bi₂O₃的光催化固氮性能, 并考察了Zn的添加量对光催化固氮活性的影响。结果表明, 可见光照射3 h, 4wt% Zn-δ-Bi₂O₃的氨生成量可达301.6 μmol·L ^-1。采用荧光、光电流、光阻抗等手段探讨了光催化固氮机理, 发现掺杂Zn不仅可以促进价带和导带的轨道杂化, 拓宽可见光的利用范围, 而且可以在δ-Bi₂O₃表面形成陷阱, 降低光生电子和空穴的复合速率, 从而提高光催化固氮效率。