资源描述：
《钙钛矿型复合氧化物光催化研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第18卷第7期化学研究与应用Vo.l18,No.72006年7月ChemicalResearchandApplicationJu.l,2006文章编号:1004-1656(2006)07-0770-06钙钛矿型复合氧化物光催化研究进展牛新书,曹志民(河南师范大学化学与环境科学学院,河南省环境污染控制重点实验室,河南新乡453007)摘要:扼要叙述了钙钛矿型复合氧化物(ABO3)作为光催化剂的研究进展。包括结构,机理,制备,改性和研究现状。强调了结构与性能之间的关系并对其研究方向提出了自己的见解
2、。关键词:钙钛矿型复合氧化物;光催化;半导体中图分类号:O6433文献标识码:A[1]Fujishima和Honda在1972年的发现标志着多相光催化新时代的开始。此后TiO2因其稳定的结构和性能,低廉的价格且无毒无害等优点吸引了人们的注意,围绕TiO2光催化性能的大量研究取得了一定的进展,但TiO2较宽的能隙(32ev)决定了其只能吸收紫外光波。长期以来,受TiO2自身结构和合成条件限制,大量研究集中[2]于阳离子掺杂,目前较为前沿的是阴离子掺[3,4,5]杂,但此方面的研究仅见有少量的文
3、献报导,[6]所得到的可见光催化活性还比较低。总体来说,在提高TiO2对太阳能的利用率方面没有取得巨大突破,因此人们仍在寻找新的高效光催化剂。图1ABO3结构示意图钙钛矿是地球上最多的矿物,由于其全范围的电Fig.1SchemeofABO3structure气性能,人们很早就开始了钙钛矿结构的人造晶体的合成以及对其在铁电、压电、超导等性能方面的研究与应用,另外,在气敏材料、汽车尾气净化、理想的钙钛矿晶体为立方结构,满足空间群[7,8,9,10]催化有机合成等方面钙钛矿型复合氧化物Pm3mOh,其
4、中A为较大的阳离子,与12个O配也表现出了良好的性能。近年来,白树林、傅希位,位于立方体的中心。B为较小的阳离子,与6[12,17]贤等系统研究了钙钛矿型复合氧化物个O配位,位于6个O组成的8面体中心(图1)。(ABO3)在光催化方面的性能,结果显示了钙钛矿理想的钙钛矿结构中,RA>0090nm,RB>[13]05型复合氧化物在光催化方面具有潜在的应用价0051nm,AO之间的距离应为2a/2(a为晶值。本文将对ABO3型复合氧化物的光催化研究胞参数),BO之间的距离应为05a,3种离
5、子半进展作一综述及评价。径应满足下列关系式:05rA+rO=2(rB+rO)1ABO3型复合氧化物的结构特征实际情况下,许多ABO3型复合氧化物不满足上述关系式时仍能保持立方结构,针对这种情况,Gold[14]schmidt引入了允许因子,t规定:收稿日期:2004-11-22;修回日期:2005-05-17基金项目:河南省自然科学基金(0424270073)项目资助联系人简介:牛新书(1954-),男,教授,主要从事无机纳米材料研究。Te:l0373-3326335第7期牛新书等:钙钛矿型复合
6、氧化物光催化研究进展77105t=(rA+rO)/2(rB+rO)未复合的e和h+分别迁移到半导体表面的不同当075t1时,ABO3型复合氧化物能够保持稳位置时,h+易捕获能量相匹配的电子而呈现强氧[15]定的立方结构,t是BOB键角的函数。相对化性,而e则呈现强还原性,由此半导体产生了氧于A位阳离子而言,B位阳离子半径较小,电荷密化还原电对。原则上任何氧化电位在半导体价度较大,BO间距较小,是形成稳定的钙钛矿晶体带位置以上的物质都可以捕获h+而被氧化,而还结构的主要因素,可将钙钛矿
7、晶体视为由BO6八原电位在半导体导带以下的物质都可以捕获e而被还原。光生载流子存在着被捕获和复合的竞面体共顶点形成的三维网格,A位阳离子填充于争,从动力学角度看,只有吸附在半导体表面的光其中的十四面体空穴中。生载流子捕获剂才有竞争力。半导体悬浮水溶液在立方结构的ABO3型复合氧化物中,常见的中其表面吸附的OH,H2O和有机物(Red)本身是A位的正离子空位和O位的负离子空位,而B均可当h+的捕获剂,具体反应如下:位阳离子因其电荷较大且半径较小,形成空位是+∀+h+H2O!HO+H热力学不允许的,
8、但当B位阳离子为低价离子如+∀3+h+OH!HOB时,B位空位可能出现。+∀+h+Red!Red2ABO3型复合氧化物的能带理论e的捕获剂可以是半导体表面吸附的氧或重金属x+及其光催化反应机理离子M。具体反应如下:x+(xy)+M+ye!M∀O2+e!O221ABO3型复合氧化物的能带理论∀[8,16,17]O2可以进一步引发下列反应:传统观念认为,在ABO3型复合氧化物∀+∀O2+H!HO2中,A为催化惰性组分,起到调节BO键
