通过费米能级调控和氧缺陷工程增强BiVO4/BiOBr的光催化降解性能

1. 文章信息

标题：Enhanced photocatalytic degradation performance of BiVO4/BiOBr through combining Fermi level alteration and oxygen defect engineering

页码：Chemical Engineering Journal, 2022: 137757.

2. 文章链接

专用链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722032442

3．期刊信息

期刊名：Chemical Engineering Journal

ISSN：1385-8947

影响因子：16.744

分区信息：中科院一区Top; JCR分区（Q1）

涉及研究方向：工程技术: 化工；环境

4. 作者信息：南京理工大学刘纯（首要作者），王风云（首要通讯作者），夏明珠（第二通讯作者），陈群（第三通讯作者）

5. 光源型号：北京中教金源（CEL-HXF300, Beijing China Education Au-light Co., Ltd.）（300 W氙灯，可见光）、CEL-PF300-T9氙灯光源系统（集成一体，光电化学专用）

附：正文和补充材料中标明了光源型号

文章简介：

构建氧空位（Ov）作为一种传统且有效的方法已被广泛用于提高光催化活性，但其对界面电荷转移途径的影响仍不明确。在此，我们通过简便的方法合成了 BiVO4/BiOBr-Ov (BVB-Ov) 光催化剂。

随后，各种表征结果验证了通过将BiVO4与含氧空位的BiOBr（BiOBr-Ov）结合成功制备BVB-Ov复合材料。光催化降解实验结果表明，20% BVB-Ov 对土霉素（OTC）的降解率极高（91%），远高于 20% BiVO4/BiOBr（71%）。

此外，从液相色谱-质谱 (LC-MS) 分析中推断出三种可能的降解途径。光电化学、光致发光 (PL) 和时间分辨 PL (TRPL) 研究表明，20% BVB-Ov 具有最快的光生载流子分离和传输速率。

开尔文探针力显微镜 (KPFM) 技术和密度泛函理论 (DFT) 计算表明，氧空位的引入调节了 BiVO4 和 BiOBr 之间费米能级的相对位置。我们最终结合了 DFT 计算、能带分析、俘获实验和电子顺磁共振 (EPR) 结果，证实了氧空位的存在导致光生载流子传输路径从 II-型到 Z-型的改变。这项工作为氧空位协调界面电荷转移途径提供了见解和指导。

本文亮点：

1. 制备了一种新型 BiVO4/BiOBr-Ov Z-型异质结。

2. 氧空位的存在导致光生载流子传输路径从 II-型到 Z-型的改变。

3. 基于 DFT 计算的结果解释了内部电场和带边弯曲。

4. 讨论了Z型光催化的机理。

5. •O2- 和h+是OTC 降解的主要自由基。