Z 型異質(zhì)結(jié)光催化劑現(xiàn)狀及展望

王玥娜，張洪偉，2

（1.蘭州交通大學環(huán)境與市政工程學院，甘肅蘭州 730070；2.甘肅省黃河水環(huán)境重點實驗室，甘肅蘭州 730070）

隨著社會發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴重[1]，由于半導體光催化技術(shù)以清潔的太陽能為能源，在常溫常壓下可反應(yīng)，可操作性強，耗能低，未產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點而被重點關(guān)注及研究[2]。快速的光生成電荷重組和不良的氧化還原能力，具有窄帶隙的單組分半導體材料很難具有優(yōu)良的催化性能，相比之下多元化半導體催化劑能很好解決這類問題，因此多元化半導體催化劑近年來成為學者重點關(guān)注[3，4]。

不同半導體催化劑結(jié)合形成異質(zhì)結(jié)能提高光催化性能。不同的半導體催化劑，具有不同的能帶結(jié)構(gòu)，通過形成異質(zhì)結(jié)后，可調(diào)整光催化劑帶隙寬度，改變氧化還原能力，促使光生成電荷的分離和轉(zhuǎn)移等[5]。異質(zhì)結(jié)可分為Ⅰ型異質(zhì)結(jié)、Ⅱ型異質(zhì)結(jié)、Ⅲ型異質(zhì)結(jié)和Z 型異質(zhì)結(jié)。前三種異質(zhì)結(jié)中Ⅱ型異質(zhì)結(jié)在光照條件下，由于其不同的化學勢，會導致載流子向相反的方向遷移，最為顯著提高空穴-電子對的空間分離。反應(yīng)中電子-空穴對復合的現(xiàn)象，也可以被有效避免。因此主要探討Ⅱ型異質(zhì)結(jié)和Z 型異質(zhì)結(jié)。但是Ⅱ型異質(zhì)結(jié)存在主要缺陷，載流子的電荷轉(zhuǎn)移過程使載流子的氧化還原能力減弱。半導體中的CB 電子將轉(zhuǎn)移到另一個較少負的CB，而VB 空穴將以另一個較少正的電位遷移到VB，最終，載流子的氧化還原能力被降低[6]。

為提升Ⅱ型異質(zhì)結(jié)催化劑的氧化還原能力，Z 型異質(zhì)結(jié)被發(fā)現(xiàn)。……