新規SrTiO3 / Bi5O7Iナノコンポジットの製造と光触媒特性

要約

新規SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは、熱分解アプローチによって正常に製造されました。調製されたままのサンプルは、XRD、XPS、SEM、EDS、FTIR、DRS、およびPLスペクトルによって特徴づけられました。結果は、SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ IナノコンポジットはペロブスカイトSrTiO ₃で構成されていますナノ粒子と正方晶Bi ₅ O ₇ 私はナノロッドです。 SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは、シミュレートされた太陽光照射下でのRhB溶液の分解に対して優れた光触媒性能を示します。これは、元のBi ₅よりも優れています。 O ₇ IとSrTiO ₃ 。特に、30 wt％SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは最適なコンポジットとして見出されており、150分間の光触媒作用で染料の劣化が89.6％に達します。 30 wt％SrTiO ₃の光触媒分解速度 / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは、裸のBi ₅の3.97倍、12.5倍高いことがわかります。 O ₇ IとSrTiO ₃ 、それぞれ。反応種トラップ実験は、\（\ bullet {\ mathrm {O}} _ 2 ^ {-} \）と穴がRhB分解の原因となる主な活性種であることを示唆しています。さらに、PLスペクトルは、光誘起電子正孔対の効果的な分離を解明します。さらに、SrTiO ₃の可能な光触媒メカニズム / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットも実験的証拠に基づいて解明されています。

背景

繊維または染料産業からの染料は、水資源の質および有毒で発癌性の分解生成物への影響について多くの懸念を引き起こしました[1]。したがって、廃水から染料を完全に除去するには、より有能な処理技術が必要です。物理的、化学的、生物学的方法を含むいくつかの従来の方法が、廃水からの染料修復に適用されてきました[2]。これらの方法は廃水から染料を除去することができますが、多くの場合、高価で非効率的であり、二次廃棄物を生成します[3、4]。さまざまな染料廃水処理技術の中で、半導体ベースの光触媒作用が大きな関心を集め、世界中で注目を集めています[5、6、7]。これは、太陽エネルギーを利用して染料汚染物質を分解するためです。染料汚染物質のエネルギー源は豊富で、無尽蔵で、汚染がなく、自由です[8、9]。現在、TiO ₂ は、その高い光活性、低コスト、化学的および光化学的安定性、非毒性、および環境に優しい機能により、最も広く使用されている半導体光触媒です。ただし、3.2 eVのワイドバンドギャップと光生成キャリアの急速な再結合により、可視光照射下では非常に低い光触媒活性を示しました[10]。上記の問題を効果的に解決するために、半導体光触媒の表面改質または組み合わせに多くの研究が費やされてきた[11]。それにもかかわらず、新規で非常に効率的な光触媒の開発は依然として大きな課題である[12]。

Bi ₅ O ₇ 私は新しく発見されたp型半導体であり、より多くの光励起正孔を提供することにより、他のオキシヨウ化ビスマスよりも比較的高い価電子帯（VB）レベルを示し、その後、光生成キャリアの分離を促進します[13]。したがって、Bi ₅ O ₇ I光触媒は、可視光照射下での水中およびアセトアルデヒド中でのローダミンB（RhB）の光分解に対して高い活性を示します[14]。残念ながら、Bi ₅の実用化 O ₇ 環境除染における光触媒はまだ限られていますが、これは光生成された電子と正孔の再結合によって引き起こされる伝達効率が低いためです[15]。 Bi ₅の光活性をさらに向上させるため O ₇ 私は、金属や非金属のドーピング[16]や、他の半導体との結合など、多くの試みが行われてきました。たとえば、Huang etal。合成されたg-C ₃ N ₄ / Bi ₅ O ₇ 共結晶化法によるヘテロ接合であり、複合材料は純粋なBi ₅の2.9倍の分解速度を示しました。 O ₇ 私[17];チェンら。製造されたBi ₅ O ₇ I / Bi ₂ O ₃ マラカイトグリーンの分解において高い光触媒活性を示した化学エッチング法による複合材料[18]。 Hu etal。 n型Sr ₂を含む複合材料が TiO ₄ およびp型Bi ₅ O ₇ 電子正孔再結合が阻害されたため、光活性が向上したことを示しました[19]。 Cui etal。製造されたAgI / Bi ₅ O ₇ 単純なワンステップのイオン反応とAgI / Bi ₅を介してハイブリッド化します。 O ₇ 光触媒活性を複合的に高めた[20]など。これらの結果は、Bi ₅ O ₇ Iベースの複合材料は、可視光照射下で強化された光触媒性能を示しました。したがって、Bi ₅を作成できます。 O ₇ 有望な可視光駆動光触媒として適切な伝導帯（CB）とVB位置を持つ別の半導体への結合によるIベースの複合材料。さまざまな候補の中で、チタン酸ストロンチウム（SrTiO ₃ ）はn型半導体材料であり、熱安定性、優れた耐熱性、耐食性、耐性など、多くの優れた特性のために広く研究されてきました[21、22、23]。純粋なSrTiO ₃ 3.1〜3.4 eVのワイドバンドギャップのため、UV光のみを吸収します[24]。幸い、SrTiO ₃のVB Bi ₅のCBとVBの間に配置されます O ₇ 私は、そのCBがBi ₅のCBの上に配置されている間 O ₇ I. Bi ₅の構造上のメリットを検討する O ₇ I、SrTiO ₃の組み合わせ Bi ₅を使用 O ₇ SrTiO ₃を形成します / Bi ₅ O ₇ Iコンポジットは、高い光触媒活性を実現するための実行可能で推奨される方法かもしれません。

この作品では、一連のSrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ ナノコンポジット光触媒が最初に合成されました。それらの結晶相、微細構造、および光学特性は、一連の技術によって調査されました。 SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは、シミュレートされた太陽光照射下でのローダミンB（RhB）溶液の分解において強化された光触媒性能を示しました。さらに、SrTiO ₃の可能な光触媒メカニズム / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットも実験的証拠に基づいて解明されました。

メソッド

SrTiO ₃の準備 / Bi ₅ O ₇ Iコンポジット

SrTiO ₃ ナノ粒子とSrTiO ₃ / BiOI複合材料は、最初に、文献[25、26]に記載されているゾルゲル法によって合成されました。 SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ 次に、I複合材料を熱分解ルートで合成しました。すべての化学試薬は、さらに精製することなく実験に直接使用されました。熱分解中、調製されたままのSrTiO ₃ / BiOI複合材料を管状炉に入れ、加熱プログラムを次のように設定しました：5°C分で傾斜^{− 1} 500°Cまで連続して500°Cで3時間保持します。次に、炉を自然に室温まで冷却して、10 wt％のSrTiO ₃を得ました。 / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットです。その他のSrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ 異なるSrTiO ₃を含む材料をナノコンポジットしますコンテンツは同様の方法で作成されました。

サンプルの特性評価

合成されたサンプルの結晶構造は、CuK _αを使用したX線回折（XRD）を使用して特徴づけられました。放射線（D / max-2500、リガク）。サンプルの形態は、エネルギー分散型X線分光法（EDS）を備えた超高分解能電界放出型走査電子顕微鏡（FE-SEM; SUAPR55、ドイツツァイス）によって調査されました。サンプルの表面元素成分と化学状態は、単色化されたAl K _αを使用したX線光電子分光法（XPS; Axis Ultra DLD、Kratos Analytical、英国）によって分析されました。 X線源（hν=1486.6eV）。紫外可視（UV-vis）拡散反射スペクトル（DRS）は、UV-vis分光光度計（UV-2450、島津製作所）を使用して取得しました。サンプルの表面の官能基は、Nicolet iS50フーリエ変換赤外分光法（FTIR; Thermo Fisher Scientific、USA）で調査されました。フォトルミネッセンス（PL）発光スペクトルは、LH110911定常状態蛍光分光計で測定されました。

光触媒評価研究

材料の光触媒活性は、光反応装置でシミュレートされた太陽光（UV光）照射下でのRhBの分解を介して評価されました。暗闇で30分間吸着した後、吸着-脱着は光触媒とRhB分子の間で平衡状態になります。 500 Wのキセノンランプをシミュレートされた太陽光（UVランプ）光源として使用しました。 100ミリグラムの光触媒が100mL RhB溶液（20 mg / L）に完全に分散しました。各光触媒実験中に、懸濁液3 mLを30分ごとにピペットで取り出し、遠心分離して触媒粒子を除去しました。 RhBの濃度は、UV-vis分光光度計を使用して測定しました。

結果と考察

XRD分析

粉末XRDパターンは、図1に示すように、合成されたサンプルの結晶構造と位相情報を提供します。SrTiO₃ サンプルはペロブスカイト構造（JCPDS番号35-0734）で高度に結晶化されています。 2 θで回折ピーク 22.75°、32.39°、39.95°、46.47°、52.34°、57.78°、67.82°、および77.18°の値は、（100）、（110）、（111）、（200）、（210）、それぞれ（211）、（220）、および（310）結晶面[27]。他の特定の回折ピークは検出されません。純粋なBi ₅のXRDパターンから O ₇ I、7.71°、13.31°、15.38°、23.19°、28.08°、31.09°、33.43°、46.28°、47.69°、53.45°、56.51°、58.02°の主な回折ピークが一致していることがわかります。（001）、（201）、（002）、（401）、（312）、（004）、（020）、（024）、（224）、（714）、（332）、および（624） Bi ₅の平面 O ₇ I（JCPDS No. 10-0548）、それぞれ[28]。最も強いピークは、Bi ₅の（312）結晶面に対応します。 O ₇ I. 30 wt％SrTiO ₃のXRDパターンから / Bi ₅ O ₇ ナノコンポジットでは、すべての顕著な回折ピークが正方晶のBi ₅から生じていることがわかります。 O ₇ IとペロブスカイトSrTiO ₃ 。不純物の明らかなピークは他に観察されていません。これは、Bi ₅であることを示しています。 O ₇ IとSrTiO ₃ 相は複合材料に共存します。

XPS分析

XPS測定は、30 wt％SrTiO ₃の表面元素組成と純度を評価するための詳細情報を提供します。 / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットです。 XPS分析で得られた結合エネルギーは、C1を284.65eVに参照することにより、試料の帯電に対して補正され、結果が図2に表示されます。複合材料のXPS調査スキャンスペクトルを図2aに示します。これにより、複合材料中のTi、Sr、Bi、I、およびO元素の存在。 159.02と164.25eVの2つの強いピークは、それぞれBi 4f _5/2に割り当てられます。およびBi4f _7/2 Bi ³⁺ のピーク SrTiO ₃で / Bi ₅ O ₇ 図2bに示すようにナノコンポジットを作成します[29]。図2cに示すI3dのXPSスペクトルでは、I 3d _5/2に対応する617.88と630.22eVの2つの強いピークがあります。そして私は3d _3/2 、それぞれ、ヨウ素の-1酸化状態を示唆しています[30]。図2dに示すように、Ti 2p _3/2の結合エネルギーおよびTi2p _1/2 Ti2pのスペクトルのそれぞれ457.90および463.80eVのピークに対応します。 Ti 2p _3/2間のピーク分離およびTi2p _1/2 は5.90eVであり、SrTiO3 / Bi ₅のTiの+4酸化状態を示します。 O ₇ コンポジット[31]。図2eでは、132.50および134.25 eVのピークは、Sr 3d _5/2の結合エネルギーに対応しています。およびSr3d _3/2 、それぞれ、Sr ²⁺ に存在することを示します状態[32]。図2fでは、529.65および531.25eVのピークはO1に起因しています。 529.65 eVのピークは、SrTiO ₃の格子酸素によるものです。 / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットであり、531.25 eVのピークは、一般に、酸素空孔によって引き起こされる化学吸着された酸素に起因します[33]。 XPSの結果は、SrTiO ₃の形成をさらに確認します。 / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットを使用し、密接な統合が達成されました。これはXRDの結果とよく一致しています。

SEMおよびEDS分析

調製したままの純粋なSrTiO ₃の表面組成と形態、Bi ₅ O ₇ Iと30wt％SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ ナノコンポジットはFE-SEMで観察されました。図3aに示すように、純粋なSrTiO ₃ 直径が50〜300nmの範囲の回転楕円体または球状の粒子で構成されています。小さいサイズのSrTiO ₃ 粒子は明らかにある程度一緒に凝集しています。図3bでは、Bi ₅の場合 O ₇ 私はナノシートで、平均サイズは約1 µm、厚さは80〜100 nmの範囲で、以前に報告されたものと同様です[13]。対照的に、組み合わせ後、Bi ₅ O ₇ 私はナノシートではなく、図3cに示すように、たくさんのナノロッドで構成されたナノロッドの形態をしています。 Bi ₅の場合 O ₇ 私はナノロッドで、長さは100〜300 nmの範囲で、平均直径は約80nmです。 SrTiO ₃ 粒子はBi ₅の表面にしっかりと付着しています。 O ₇ ナノロッドであり、光触媒性能に有利であると考えられています。さらに、EDSを使用して、30 wt％SrTiO ₃の化学組成を分析しました。 / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットです。図3dに示すように、観測されたC信号は、サンプルを固定するために使用される導電性接着剤から得られます。 EDSは、重元素（Bi、Ti、I、Srなど）の含有量の定量に適切に使用されますが、軽元素（P、Oなど）には使用されないことに注意してください[34]。 BiとIの原子比は、EDSスペクトルから11/63として取得されます。これは、Bi ₅のBi / I原子比とよく一致しています。 O ₇ 私はフェーズします。 Sr / Biの原子比は1 / 12.5に非常に近く、SrTiO ₃ 相は、複合材料の総モル含有量の約30％を占めます。

光学特性分析

さまざまな触媒のUV-visDRSスペクトルを図4aに示します。純粋なSrTiO ₃ UV領域で380nmに吸収帯のエッジを示します。これは、ワイドバンドギャップエネルギーに起因する可能性があります[35、36]。 Bi ₅ O ₇ 可視光に反応できる520nmのはるかに長い吸収端を示しています。 SrTiO ₃の吸収端 / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは480〜520nmです。純粋なSrTiO ₃との比較、Bi ₅と結合した後 O ₇ Iナノシート、SrTiO ₃の吸収ピーク強度 / Bi ₅ O ₇ ナノコンポジットが大幅に強化されました。

吸収スペクトルに基づいて、 E _g 半導体の割合は、Aһν=A（һν）から計算できます。 − E _g ）^{n / 2} 式[37]。 n の値 SrTiO ₃の場合およびBi ₅ O ₇ 私はそれぞれ4歳と1歳です。 SrTiO ₃のバンドギャップエネルギープロットから推定できます（Aһν）² 対プロットンエネルギー（һν）、およびBi ₅のバンドギャップエネルギー O ₇ プロットから推定できます（Aһν）^1/2 対һν。 X の接線の切片軸は、図4bに示すように、サンプルのバンドギャップエネルギーの近似値を示します。純粋なBi ₅のバンドギャップエネルギーの値 O ₇ I、30 wt％SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ ナノコンポジットと純粋なSrTiO ₃ それぞれ約2.31、2.38、3.2 eVであり、関連文献で報告されている値と一致しています[38、39]。

FTIR分光分析

Bi ₅ O ₇ IとSrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは、FTIR分光法を使用してさらに特性評価し、化学結合を分析しました。図5に示すように、ほとんどすべてのサンプルで、3445.5および1621.9 cm ^-1 の吸着バンドが見られます。これは、化学吸着された水分子のO–H伸縮振動と変形振動によるものでした[40]。 2906.5 cm ^-1 のバンドはTi–O伸縮振動によるものです[41]。 1471.6〜500 cm ^-1 の範囲の他のピーク Bi–O結合に関係する伸縮モードと変形モードに対応します[42]。

光触媒活性

Bi ₅として O ₇ IとSrTiO ₃ 非常に明確な光吸収とSrTiO ₃ 主に紫外線に反応し、シミュレートされた太陽光と同じ条件下の紫外線を光源として別々に使用して、Bi ₅の光触媒性能を調査します。 O ₇ I、SrTiO ₃ 、およびSrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットです。図6aは、シミュレートされた太陽光照射下でのRhBの劣化曲線を示しています。 RhBは安定しており、150分間のシミュレートされた太陽照射下で、触媒なしではほとんど分解されないことが観察されています。純粋なSrTiO ₃ 中程度の触媒活性を示し、150分の照射後にわずか18％のRhBの減少が達成されました。これは、SrTiO ₃の光吸収が低いためです。可視光領域またはその大きなバンドギャップエネルギーで。純粋なBi ₅ O ₇ 150分でRhBの52％以上を低下させる非常に明確なアクティビティを表示します。純粋なSrTiO ₃との比較およびBi ₅ O ₇ 私、SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは、同じ条件下で大幅に強化された光触媒活性を示します。 SrTiO ₃の増加に伴い含有量が10〜40％の場合、複合材料の光触媒活性は最初に増加し、次に減少します。最も高い光触媒活性は、30 wt％のSrTiO ₃で観察されます。 / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットです。この最適な複合材料の場合、150分間のシミュレートされた太陽光照射の下で染料の劣化は約89.6％に達します。このような高い活性は、より速い移動度と分離を有する光生成電子に起因する可能性があります。

さまざまな光触媒のRhB光触媒分解の反応速度をさらに理解するために、次の式を使用して光触媒分解効率を計算しました。ln（ C ₀ / C _t ）= K _アプリ t 、ここで C ₀ 、 C _t 、および K _app は、それぞれ初期濃度、時間tでの濃度、および見かけの疑似一次速度定数を表しています[43]。 -ln（C _t / C ₀ ）は照射時間と良好な線形関係を示し、図6bに示すように、光触媒反応は疑似一次反応に属します。 k _app Bi ₅で得られた値 O ₇ I、SrTiO ₃ 、10 wt％SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ I、20 wt％SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ I、30 wt％SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ I、および40 wt％SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは1.16×10 ^-3 、4.88×10 ⁻³ 、9×10 ⁻³ 、1.06×10 ⁻² 、1.45×10 ⁻² 、および9.24×10 ^-3 min ^-1 、それぞれ。 30 wt％SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは、最大光触媒反応速度定数を示します。これは、裸のBi ₅の約2.97倍です。 O ₇ I、純粋なSrTiO ₃の12.5倍。

図6cに、UV光照射下でのすべてのサンプルのRhB劣化曲線をさらに示します。この現象は図6aと同様であることがはっきりとわかります。ただし、すべてのサンプルは、UV光の吸収が少ないため、光触媒効率が非常に低く、色素増感が光触媒活性に影響を及ぼします。図6aに示すように、30 wt％SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットが依然として最高の活性を示しています。ただし、RhBの光分解は150分以内に40％にすぎません。これらの結果は、SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは、シミュレートされた太陽光照射下でより効率的な光触媒活性を備えています。

30 wt％SrTiO ₃の安定性と再利用性 / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは、RhB分解のテストを繰り返すことによって実施されました。各サイクルの後、SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは、遠心分離によって収集される前に次のサイクルで再利用され、脱イオン水とエチルアルコールで数回洗浄され、最後に80°Cで3時間乾燥されました。図6dに示すように、複合材料の光触媒活性は、シミュレートされた太陽照射下で5回目のリサイクルを行った後でも明らかに低下しません。これは、30 wt％SrTiO ₃のリサイクルに優れた安定性があることを示しています。 / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットです。

光触媒メカニズムの議論

SrTiO ₃の光分解に関与する活性種についての洞察を得るために / Bi ₅ O ₇ ナノコンポジットでは、30 wt％のSrTiO ₃で反応種トラップ実験を実施しました。 / Bi ₅ O ₇ 光触媒反応の主な活性種を確認するためにナノコンポジットを使用します。図7に示すように、イソプロパノール（IPA）を追加しても、SrTiO ₃でのRhBの劣化にはほとんど影響しません。 / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジット。これは、•OHラジカルが生成されないことを示しています。逆に、ベンゾキノン（BQ）またはエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩（EDTA-2Na）を添加すると、色素分解の大幅な減少が観察されます。これは、\（\ bullet {\ mathrm {O}} _ 2 ^ {- } \）とホールはRhB光分解の主要な反応性物質です。

調製されたままの光触媒の電荷分離を調査するために、PL分光法がさらに導入された。図8は、Bi ₅間のPLスペクトルの比較を示しています。 O ₇ Iと30wt％SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ 320nmで励起したナノコンポジット。両方のサンプルのPLスペクトルは、497 nmのピークによって特徴付けられます。これは、Bi ₅のバンドギャップ遷移エネルギーの放出に起因します。 O ₇ I.ただし、30 wt％SrTiO ₃の強度は急激に低下します。 / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットです。この現象は、SrTiO ₃間の複合体内で光生成されたキャリアが効率的に分離されることを示しています。およびBi ₅ O ₇ I。

SrTiO ₃の強化された光触媒活性のメカニズムをよりよく理解するため / Bi ₅ O ₇ シミュレートされた太陽光照射下でのナノコンポジット、SrTiO ₃の対応するCBおよびVB位置およびBi ₅ O ₇ 理論的には、\（{E} _ {VB} =\ chi- {E} _0 + \ frac {1} {2} {E} _g \）および E に従って計算されます。 _CB = E _VB − E _g 、ここで E _VB VBの可能性、 E _CB CBポテンシャル、 E ₀ は水素スケール（約4.5 eV）での自由電子のエネルギーです。 E _g はバンドギャップエネルギーであり、χは半導体のコンポーネントのマリケン電気陰性度の幾何平均として計算されます[44]。したがって、 E _VB および E _CB Bi ₅の O ₇ SrTiO ₃のエネルギーに対して、私は2.92および0.56eVと計算されました。それぞれ約2.03と-1.15eVでした。これらの2つの半導体は適切なバンド電位を持っているため、複合構造を構築できます。

上記の結果によると、SrTiO ₃間で一致するエネルギーバンドの概略図およびBi ₅ O ₇ Iと可能な電荷移動の方法を図9に示します。両方のSrTiO ₃ およびBi ₅ O ₇ 私はシミュレートされた太陽光（UV光）と両方のSrTiO ₃のVBの電子の下で興奮していますおよびBi ₅ O ₇ 私はCBに興奮するでしょう、穴はそのVBに残っていました。 SrTiO ₃のCBポテンシャルとして（− 1.15 eV）はBi ₅よりも負です O ₇ I（+ 0.56 eV）、SrTiO ₃の電子 Bi ₅のCBに簡単に注入されます O ₇ I.光生成された電子はO ₂と反応する可能性があります活性酸素種のスーパーオキシドラジカル（\（\ bullet {\ mathrm {O}} _ 2 ^ {-} \））を生成し、RhBの分解を引き起こします[45]。一方、Bi ₅のVBの穴 O ₇ SrTiO ₃のVBに移行します、光誘起電子と正孔の効果的な分離をもたらします。このようにして、光生成された電子と正孔はSrTiO ₃で効果的に分離されます。 / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットです。 SrTiO ₃のVB は2.23eVであり、•OH / H ₂の酸化還元電位よりも低くなっています。 O（+ 2.27 eV）。関連するレポート[46、47]によると、SrTiO ₃のVB H ₂を酸化するには不十分です Oを•OHに。これは、\（\ bullet {\ mathrm {O}} _ 2 ^ {-} \）と正孔がSrTiO ₃の主な酸素活性種であることを示しています。 / Bi ₅ O ₇ シミュレートされた太陽光照射下でのRhB脱色におけるナノコンポジット。したがって、合成されたSrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジット光触媒は、SrTiO ₃よりもはるかに高い光触媒性能を示しますおよびBi ₅ O ₇ I。

結論

要約すると、新規のSrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジット光触媒は、熱分解と組み合わせたソルボサーマルアプローチによって設計および製造されています。 XRD、XPS、およびEDSの測定値は、製品が実際にSrTiO ₃であることを示しています。 / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットです。 UV-vis DRS分析では、SrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ Iナノコンポジットは、光吸収性能が優れています。 PLスペクトルの結果は、光誘起電子正孔対の再結合がSrTiO ₃で明らかに阻害されることを示しています。 / Bi ₅ O ₇ 私はナノコンポジットです。得られたナノコンポジットは、光触媒プロセスにおいて優れた安定性とリサイクル能力を示します。合成されたままのSrTiO ₃ / Bi ₅ O ₇ I光触媒は、SrTiO ₃よりも優れた、シミュレートされた太陽光照射下でのRhBの分解に対して非常に効率的な光触媒特性を示します。およびBi ₅ O ₇ I.光触媒の卓越した光触媒活性は、光生成された電荷キャリアの効率的な分離と移動に起因します。 \（\ bullet {\ mathrm {O}} _ 2 ^ {-} \）と穴は、染料の劣化を引き起こす主な酸素活性種です。この作業は、環境およびエネルギー用途向けの他の優れた光触媒材料の設計と開発への洞察を提供する可能性があります。