铈掺杂磷酸银/卟啉复合材料(Ce-Ag₃PO₄/TCPP 异质结)是一种新型光催化材料,结合了铈掺杂磷酸银 (Ce-Ag₃PO₄) 和四(4-羧基苯基)卟啉 (TCPP) 的特性。Ce-Ag₃PO₄ 提供光吸收能力和光生电荷分离能力,而 TCPP 则通过卟啉环结构赋予材料光敏和电子传导性能。此复合材料在污染物降解、CO₂还原和抗菌等光催化应用中具有较高的效率。
结构与设计
铈掺杂磷酸银 (Ce-Ag₃PO₄):磷酸银 (Ag₃PO₄) 是一种具有窄带隙的光催化剂,在可见光区有良好的光吸收特性。通过掺杂铈 (Ce),材料的电子结构得到优化,掺杂的铈离子可以作为电子捕获剂,提升光生电荷的分离效率,有助于减少光生电子-空穴对的复合,进而增强光催化活性。
四(4-羧基苯基)卟啉 (TCPP):TCPP 是一种光敏性化合物,含有卟啉环结构和羧基,可以作为电子供体或受体,同时具有良好的光吸收能力。TCPP 与 Ce-Ag₃PO₄ 复合形成异质结,可以有效地促进光生电子的传递,进一步提高光催化性能。
Ce-Ag₃PO₄/TCPP 异质结:这种异质结结构结合了 Ce-Ag₃PO₄ 和 TCPP 的优点,通过界面处的电子耦合效应实现更高的光生电荷分离效率。这种结构使得光生电子从 TCPP 转移到 Ce-Ag₃PO₄,从而延长了光生电荷的寿命,提升了整体光催化效果。
特性
高效的光生电荷分离:铈掺杂提升了 Ce-Ag₃PO₄ 的电荷分离能力,异质结结构则进一步减少了电子-空穴对的复合,从而显著增强光催化活性。
广泛的光吸收范围:Ce-Ag₃PO₄ 的带隙在可见光范围内,能够吸收大量可见光,而 TCPP 的光敏特性扩展了材料的光吸收能力,使其能更高效地利用太阳能。
稳定性:铈的引入不仅提高了 Ce-Ag₃PO₄ 的光催化性能,也提升了其光稳定性,降低了在光照条件下的自分解现象。复合材料的整体稳定性在水处理和长时间光催化过程中表现出良好的耐用性。
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