物理化学学报 >> 2016, Vol. 32 >> Issue (12): 2841-2870.doi: 10.3866/PKU.WHXB201611021

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铋系光催化剂的形貌调控与表面改性研究进展

赫荣安1,2,曹少文1,余家国1,*()   

  1. 1 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070
    2 长沙学院,环境光催化应用技术湖南省重点实验室,长沙410022
  • 收稿日期:2016-09-16 发布日期:2016-11-30
  • 通讯作者: 余家国 E-mail:jiaguoyu@yahoo.com
  • 作者简介:赫荣安,副教授, 2008年在国防科技大学获得博士学位, 2010年至今,在长沙学院从事科研教学工作,现在武汉理工大学从事博士后研究,主要研究方向:纳米材料、可见光光催化材料|曹少文, 1984年生。2010年在中国科学院上海硅酸盐研究所获得博士学位,随后在南洋理工大学从事博士后研究。2014年起任武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室研究员。主要研究方向为能源光催化材料的设计制备和应用探索|余家国, 1963年生。现为武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室教授、博士生导师、国家杰出青年基金获得者。主要从事半导体光催化材料、光催化分解水产氢、CO2还原、室内空气净化材料等方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家重点基础研究发展规划项目(973)(2013CB632402);国家自然科学基金(51272199,51320105001,51372190,21433007,21407115)

Recent Advances in Morphology Control and Surface Modification of Bi-Based Photocatalysts

Rong-An HE1,2,Shao-Wen CAO1,Jia-Guo YU1,*()   

  1. 1 State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, P. R. China
    2 Hunan Province Key Laboratory of Applied Environmental Photocatalysis, Changsha University, Changsha 410022, P. R. China
  • Received:2016-09-16 Published:2016-11-30
  • Contact: Jia-Guo YU E-mail:jiaguoyu@yahoo.com
  • Supported by:
    the National Key Basic Research Program of China (973)(2013CB632402);the National Natural ScienceFoundation of China(51272199,51320105001,51372190,21433007,21407115)

摘要:

铋系光催化剂是一类重要的可见光光催化剂,但块体铋系化合物的光催化性能并不理想,需进行改性增强。形貌调控和表面改性是增强铋系光催化剂性能的两种有效方法。本文对近年来铋系化合物光催化剂形貌调控和表面改性方面的研究报道进行综述总结,介绍通过超薄纳米片制备、晶面比例调控、分级结构和空心结构构筑、官能团和纳米微粒修饰表面、表面缺陷调控以及表面原位转化形成金属铋和含铋化合物纳米颗粒等方法增强铋系光催化剂性能的研究情况,对各种方法的特点及其在增加光吸收、有效分离和利用光生载流子方面的作用机制进行讨论,并对铋系光催化材料的形貌调控与表面改性的未来发展趋势及所面临的挑战进行分析总结。

关键词: 铋系化合物, 光催化, 形貌调控, 表面改性

Abstract:

Bi-based semiconductor photocatalysts are important visible-light-driven photocatalysts. However, the photocatalytic performance of bulk bismuth-containing compounds remains unsatisfactory. Many investigations indicate that morphology control and surface modification are effective methods for improving the photocatalytic activity of these compounds. Herein, we review recent advances in this field, including ultrathin nanoplate fabrication, facet ratio control, hierarchical and hollow architecture construction, functional group and quantum-sized nanoparticle modification, surface defect regulation, and in situ formation of metal bismuth and bismuth compounds. The characteristics and advantages of these modification methods are introduced. In addition, mechanisms for improving light absorption, separation, and utilization of excited carriers are discussed. Trends in the development of Bi-based photocatalysts using morphology control and surface modification, as well as the challenges involved, are also analyzed and summarized.

Key words: Bi-based compound, Photocatalysis, Morphology control, Surface modification

MSC2000: 

  • O643