Citation: Lang Chen, Jie He, Ying Liu, Peng Chen, Chak-Tong Au, Shuang-Feng Yin. Recent advances in bismuth-containing photocatalysts with heterojunctions[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2016, 37(6): 780-791. doi: 10.1016/S1872-2067(15)61061-0
具有异质结的铋系光催化剂研究进展
采用贵金属负载于铋系光催化剂 (构建肖特基结), 可以通过等离子体共振效应拓宽铋系光催化剂的光吸收范围, 同时贵金属还能有效转移半导体上的光生电子, 促进光生载流子的有效分离. 但是, 采用贵金属负载存在昂贵、容易发生团聚等不足. 通过半导体之间构建紧密异质结, 不仅可以调节所制备复合催化剂的能带结构, 满足不同光催化反应的要求, 而且由于内电场的存在可以促进光生载流子定向转移, 从而提高光生载流子的分离效率. 除此之外, 通过杂原子掺杂可以在原子层面上构建异质结结构, 也能有效抑制光生载流子的复合. 近年来, 通过与具有较好导电性能的碳材料复合, 可以快速转移铋系半导体上产生的光子, 提高光催化剂的活性和量子效率. 铋纳米颗粒具有与贵金属类似的性能, 通过采用铋金属对铋系半导体进行负载也可以发生等离子体共振效应, 从而可以提高铋系半导体的活性. 最后, 作者展望了铋系半导体复合光催化剂发展的三个重要方向: (1) 创制非化学计量比的铋系半导体复合光催化材料; (2) 通过与还原能力更强的半导体构建复合光催化材料, 实现光催化 CO2 还原制备有机物和光催化全解水的应用中去; (3) 充分利用铋系半导体化合物具有较强氧化能力的优点, 将其应用于光催化有机物合成中, 比如光催化甲苯类有机物选择性氧化等.
English
Recent advances in bismuth-containing photocatalysts with heterojunctions
-
Key words:
- Photocatalysis
- / Bismuth
- / Heterojunction
- / Visible light
-
-
[1] W. Wang, M. O. Tade, Z. P. Shao, Chem. Soc. Rev., 2015, 44, 5371-5408.
-
[2] C. L. Yu, W. Q. Zhou, J. C. Yu, H. Liu, L. F. Wei, Chin. J. Catal., 2014, 35, 1609-1618.
-
[3] X. J. Lang, X. D. Chen, J. C. Zhao, Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 473-486.
-
[4] H. H. Chen, C. F. Nanavakkara, V. H. Grassian, Chem. Rev., 2012, 112, 5919-5948.
-
[5] L. Shi, W. J. Xia, Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 7687-7697.
-
[6] C. P. Wu, Y. Zhou, Z. G. Zou, Chin. J. Catal., 2011, 32, 1565-1572.
-
[7] A. Fujishima, K. Honda, Nature, 1972, 238, 37-38.
-
[8] T. Froeschl, U. Hoermann, P. Kubiak, G. Kucerova, M. Pfanzelt, C. K. Weiss, R. J. Behm, N. Husing, U. Kaiser, K. Landfester, Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 5313-5360.
-
[9] H. Tada, M. Fujishima, H. Kobayashi, Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 4232-4243.
-
[10] R. A. He, S. W. Cao, P. Zhou, J. G. Yu, Chin. J. Catal., 2014, 35, 989-1007.
-
[11] X. Zong, H. J. Yan, G. P. Wu, G. J. Ma, F. Y. Wen, L. Wang, C. Li, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 7176-7177.
-
[12] J. Zhang, Q. Xu, Z. C. Feng, M. J. Li, C. Li, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 120, 1766-1769.
-
[13] H. L. Wang, L. S. Zhang, Z. G. Chen, J. Q. Hu, S. J. Li, Z. H. Wang, J. S. Liu, X. C. Wang, Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 5234-5244.
-
[14] J. C. Colmenares, R. Luque, Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 765-778.
-
[15] Y. Q. Qu, X. F. Duan, Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 2568-2580.
-
[16] G. Baffou, R. Quidant, Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 3898-3907.
-
[17] G. Manna, R. Bose, N. Pradhan, Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 6743-6746.
-
[18] M. Qamar, R. B. Elsayed, K. R. Alhooshani, M. I. Ahmed, D. W. Bahnemann, ASC Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 1257-1269.
-
[19] B. F. Luo, D. B. Xu, G. L. Wu, M. M. Wu, W. D. Shi, M. Chen, ASC Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 17061-17069.
-
[20] F. Dong, Q. Y. Li, Y. Zhou, Y. J. Sun, H. D. Zhang, Z. B. Wu, Dalton Trans., 2014, 43, 9468-9480.
-
[21] M. H. Fulekar, A. Singh, D. P. Dutta, M. Roy, A. Ballal, A. K. Tyagi, RSC Adv., 2014, 4, 10097-10107.
-
[22] C. L. Yu, F. F. Cao, G. Li, R. F. Wei, J. C. Yu, R. C. Jin, Q. Z. Fan, C. Y. Wang, Sep. Purf. Technol., 2013, 120, 110-122.
-
[23] Y. N. Guo, L. Chen, F. Y. Ma, S. Q. Zhang, Y. X. Yang, X. Yuan, Y. H. Gao, J. Hazard. Mater., 2011, 189, 614-618.
-
[24] X. D. Wang, G. I. N. Waterhouse, D. R. G. Mitchell, K. Price, R. A. Caruso, ChemCatChem, 2011, 3, 1763-1771.
-
[25] X. F. Zhang, Y. B. Zhang, X. Quan, S. Chen, J. Hazard. Mater., 2009, 167, 911-914.
-
[26] L. Chen, R. Huang, Y. J. Ma, S. L. Luo, C. T. Au, S. F. Yin, RSC Adv., 2013, 3, 24354-24361.
-
[27] D. Y. Li, Y. G. Zhang, Y. L. Zhang, X. F. Zhou, S. J. Guo, J. Hazard. Mater., 2013, 258-259, 42-49.
-
[28] B. Naik, N. K. M. Parida, G. C. Behera, ChemCatChem, 2011, 3, 311-318.
-
[29] N. Li, L. Zhu, W. D. Zhang, Y. X. Yu, W. H. Zhang, M. F. Huo, J. Alloys Comp., 2011, 509, 9770-9775.
-
[30] L. Q. Jing, J. Wang, Y. C. Qu, Y. B. Luan, Appl. Surface Sci., 2009, 256, 657-663.
-
[31] J. Lu, Z. S. Wang, Y. Zhang, X. F. Zhou, J. Nanomater., 2013, 125409.
-
[32] X. X. Wei, H. T. Cui, S. Q. Guo, L. F. Zhao, W. Li, J. Hazard. Mater., 2013, 263, 650-658.
-
[33] L. Li, X. D. Huang, J. Q. Zhang, W. Z. Zhang, F. Y. Ma, Z. X. Xiao, S. Gai, D. D. Wang, N. Li, J. Colloid Interface Sci., 2015, 443, 13-22.
-
[34] Y. Y. Yang, L. L. Xu, C. Y. Su, J. X. Che, W. J. Sun, H. Gao, J. Nanomater., 2014, 130539.
-
[35] C. J. Li, P. Zhang, R. Lv, J. W. Lu, T. Wang, S. P. Wang, H. F. Wang, J. L. Gong, Small, 2013, 9, 3951-3956.
-
[36] M. Y. Zhang, L. Li, Y. Liu, L. L. Xu, X. T. Zhang, J. Mol. Catal. A, 2015, 400, 154-161.
-
[37] Y. S. Xu, W. D. Zhang, Dalton Trans., 2013, 42, 1094-1101.
-
[38] L. Chen, J. He, M. Xiong, Q. Yuan, Y. W. Zhang, F. Wang, S. L. Luo, C. T. Au, S. F. Yin, RSC Adv., 2015, 5, 33747-33754.
-
[39] S. Shamaila, A. K. L. Sajjad, F. Chen, J. L. Zhang, J. Colloid Interface Sci., 2011, 356, 465-472.
-
[40] R. Q. Guo, L. Fang, W. Dong, F. G. Zheng, M. R. Shen, J. Mater. Chem., 2011, 21, 18645-18652.
-
[41] W. Ramadan, P. A. Shaikh, S. Ebrahim, A. Ramadan, B. Hannoyer, S. Jouen, X. Sauvage, S. Ogale, J. Nanopart. Res., 2013, 15, 1848/1- 1848/10.
-
[42] J. Xu, W. Z. Wang, J. Wang, Y. J. Liang, Appl. Surface Sci., 2015, 349, 529-537.
-
[43] E. S. Kim, H. J. Kang, G. Magesh, J. Y. Kim, J. W. Jang, J. S. Lee, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6, 17762-17769.
-
[44] W. Q. Cui, W. J. An, L. Liu, J. S. Hu, Y. H. Liang, J. Hazard. Mater., 2014, 280, 417-427.
-
[45] E. Aguilera-Ruiz, U. M. Garcia-Perez, M. De La Garza-Galvan, P. Zambrano-Robledo, B. Bermudez-Reyes, J. Peral, Appl. Surface Sci., 2015, 328, 361-367.
-
[46] H. Q. Li, W. S. Hong, Y. M. Cui, X. Y. Hu, S. H. Fan, L. J. Zhu, Mater. Sci. Eng. B, 2014, 181, 1-8.
-
[47] Q. Yuan, L. Chen, M. Xiong, J. He, S. L. Luo, C. T. Au, S. F. Yin, Chem. Eng. J., 2014, 255, 394-402.
-
[48] R. G. Li, F. X. Zhang, D. E. Wang, J. X. Yang, M. R. Li, J. Zhu, X. Zhou, H. X. Han, C. Li, Nat. Commun., 2013, 4, 1432.
-
[49] H. Y. Li, Y. J. Sun, B. Cai, S. Y. Gan, D. X. Han, N. Li, T. S. Wu, Appl. Catal. B, 2015, 170-171, 206-214.
-
[50] M. L. Guan, D. K. Ma, S. W. Hu, Y. J. Chen, S. M. Huang, Inorg. Chem., 2011, 50, 800-805.
-
[51] Y. F. Cheng, H. Wang, Y. Zhu, F. Liao, Z. P. Li, J. K. Li, J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 2015, 26, 1268-1274.
-
[52] L. Chen, Q. Zhang, R. Huang, S. F. Yin, S. L. Luo, C. T. Au, Dalton Trans., 2012, 41, 9513-9518.
-
[53] Y. Peng, M. Yan, Q. G. Chen, C. M. Fan, H. Y. Zhou, A. W. Xu, J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 8517-8524.
-
[54] L. Zhang, W. Z. Wang, S. M. Sun, D. Jiang, E. P. Gao, CrystEngComm, 2013, 15, 10043-10048.
-
[55] Z. S. Liu, H. S. Ran, J. N. Niu, P. Z. Feng, Y. B. Zhou, J. Colloid Interface Sci., 2014, 431, 187-193.
-
[56] T. B. Li, G. Chen, C. Zhou, Z. Y. Shen, R. C. Jin, J. X. Sun, Dalton Trans., 2011, 40, 6751-6758.
-
[57] H. L. Lin, H. F. Ye, X. Li, J. Cao, S. F. Chen, Ceram. Int., 2014, 40, 9743-9750.
-
[58] J. Cao, C. C. Zhou, H. L. Lin, B. Y. Xu, S. F. Chen, Appl. Surface Sci., 2013, 284, 263-269.
-
[59] L. Chen, S. F. Yin, S. L. Luo, R. Huang, Q. Zhang, T. Hong, C. T. Au, Ind. Eng. Chem. Res., 2012, 51, 6760-6768.
-
[60] J. Cao, X. Li, H. L. Lin, S. F. Chen, X. L. Fu, J. Hazard Mater., 2012, 239-240, 316-324.
-
[61] Y. H. Yan, Z. X. Zhou, X. H. Zhao, J. G. Zhou, J. Colloid Interface Sci., 2014, 435, 91-98.
-
[62] L. Chen, J. He, Q. Yuan, Y. Liu, C. T. Au, S. F. Yin, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 1096-1102.
-
[63] P. Madhusudan, J. R. Ran, J. Zhang, J. G. Yu, G. Liu, Appl. Catal. B, 2011, 110, 286-295.
-
[64] Y. S. Xu, Y. X. Yu, W. D. Zhang, J. Nanosci. Nanotechnol., 2014, 14, 6800-6808.
-
[65] Y. H. Xiang, P. Ju, Y. Wang, Y. Sun, D. Zhang, J. G. Yu, Chem. Eng. J., 2016, 288, 264-275.
-
[66] S. Q. Han, J. Li, K. L. Yang, J. Lin, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2119-2126.
-
[67] F. Chen, C. G. Niu, Q. Yang, X. M. Li, G. M. Zeng, Ceram. Int., 2016, 42, 2515-2525.
-
[68] S. Xue, Z. W. Wei, X. Y. Huo, W. H. Xie, S. Y. Li, S. N. Shang, D. Y. H, Appl. Surf. Sci., 2015, 355, 1107-1115.
-
[69] Y. H. Yan, Z. X. Zhou, Y. Chen, L. L. Qiu, C. P. Gao, J. G. Zhou, J. Alloys Compouds, 2014, 605, 102-108.
-
[70] J. G. Huo, C. Yang, Z. Wang, W. L. Zhou, S. Q. Jiao, H. M. Zhu, Appl. Catal. B, 2013, 142-143, 504-511.
-
[71] L. Chen, R. Huang, S. F. Yin, S. L. Luo, C. T. Au, Chem. Eng. J., 2012, 193-194, 123-130.
-
[72] F. Dong, X. Feng, Y. X. Zhang, C. F. Gao, Z. B. Wu, RSC Adv., 2015, 5, 11714-11723.
-
[73] J. P. Zou, S. L. Luo, L. Z. Zhang, J. Ma, S. L. Lie, L. S. Zhang, X. B. Luo, Y. Luo, G. S. Zeng, C. T. Au, Appl. Catal. B, 2013, 140-141, 608-618.
-
[74] P. W. Lv, M. Zheng, X. Wang, F. Huang, J. Alloys Compounds, 2014, 583, 285-290.
-
[75] S. H. Chen, Z. Yin, S. L. Luo, C. T. Au, X. J. Li, Mater. Res. Bull, 2013, 48, 725-729.
-
[76] H. H. Gan, G. K. Zhang, Y. D. Guo, J. Colloid Interfaces Sci., 2012, 386, 373-380.
-
[77] X. Huang, X. Y. Qi, F. Boey, H. Zhang, Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 666-686.
-
[78] X. M. Tu, S. L. Luo, G. X. Chen, J. H. Li, Chem. Eur. J., 2012, 18, 14359-14366.
-
[79] S. Gupta, V. Subramanian, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6, 18597-18608.
-
[80] Z. T. Hu, J. C. Liu, X. L. Yan, W. D. Oh, T. T. Lim, Chem. Eng. J., 2015, 262, 1022-1032.
-
[81] H. J. Sun, Y. Liu, Y. Zhang, L. Lv, J. Zhou, W. Chen, J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 2014, 25, 4212-4218.
-
[82] J. F. Dai, T. Xian, L. J. Di, H. Yang, J. Nanomater., 2013, 642897.
-
[83] Q. H. Li, Y. B. Yuan, Z. H. Chen, X. Jin, T. H. Wei, Y. Li, Y. C. Qin, W. F. Sun, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6, 12798-12806.
-
[84] X. J. Liu, L. K. Pan, T. Lv, Z. Sun, C. Q. Sun, J. Colloid Interface Sci., 2013, 408, 145-150.
-
[85] H. W. Lv, X. P. Shen, Z. Y. Ji, D. Z. Qiu, G. X. Zhu, Y. L. Bi, Appl. Surface Sci., 2013, 284, 308-314.
-
[86] C. Wang, G. H. Zhang, C. Zhang, M. M. Wu, M. Yan, W. Q. Fan, W. D. Shi, J Colloid Interface Sci., 2014, 435: 156-163.
-
[87] R. G. He, S. W. Cao, D. P. Guo, B. Cheng, S. Waneh, A. A. Al-Ghamdi, J. G. Yu, Ceram. Int., 2015, 41, 3511-3517.
-
[88] M. Shang, W. Z. Wang, S. M. Sun, J. Ren, L. Zhou, L. Zhang, J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 20228-20233.
-
[89] P. M. Dziewonski, M. Grzeszczuk, Electrochim. Acta, 2010, 55, 3336-3347.
-
[90] H. C. Liang, X. Z. Li, Appl. Catal. B, 2009, 86, 8-17.
-
[91] Q. Z. Luo, X. Y. Li, D. S. Wang, Y. H. Wang, J. An, J. Mater. Sci., 2011, 46, 1646-1654.
-
[92] Z. J. Zhang, W. Z. Wang, E. P. Gao, J. Mater. Sci., 2014, 49, 7325-7332.
-
[93] X. C. Wang, K. Maeda, A. Thomas, K. Takanabe, G. Xin, J. M. Carlsson, K. Domen, M. Antonietti, Nat. Mater., 2009, 8, 76-80.
-
[94] G. Liu, P. Niu, C. H. Sun, S. C. Smith, Z. G. Chen, G. Q. Lu, H. M. Cheng, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 11642-11648.
-
[95] X. H. Li, X. C. Wang, M. Antonietti, Chem. Sci., 2012, 3, 2170-2174.
-
[96] Y. Wang, X. C. Wang, M. Antonietti, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 68-89.
-
[97] T. T. Li, L. H. Zhao, Y. M. He, J. Cai, M. F. Luo, J. J. Lin, Appl. Catal. B, 2013, 129, 255-263.
-
[98] Y. L. Tian, B. B. Chang, J. L. Lu, J. Fu, F. N. Xi, X. P. Dong, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2013, 5, 7079-7085.
-
[99] C. J. Li, S. P. Wang, T. Wang, Y. J. Wei, P. Zhang, J. L. Gong, Small, 2014, 10, 2783-2790.
-
[100] F. Chang, Y. C. Xie, J. Zhang, J. Chen, C. L. Li, J. Wang, J. R. Luo, B. Q. Deng, X. F. Hu, RSC Adv., 2014, 4, 28519-28528.
-
[101] W. Chen, T. Y. Liu, T. Huang, X. H. Liu, J. W. Zhu, G. R. Duan, X. J. Yang, Appl. Surface Sci., 2015, 355, 379-387.
-
[102] M. Q. He, D. X. Zhao, J. X. Xia, L. Xu, J. Di, H. Xu, S. Yin, H. M. Li, Mater. Sci. Semcond. Process., 2015, 32, 117-124.
-
[103] X. F. Wang, W. W. Mao, J. Zhang, Y. M. Huan, C. Y. Quan, Q. X. Zhang, T. Yang, J. P. Yang, X. A. Li, W. Huang, J. Colloid Interface Sci., 2015, 448, 17-23.
-
[104] M. Xiong, L. Chen, Q. Yuan, J. He, S. L. Luo, C. T. Au, S. F. Yin, Dalton Trans., 2014, 43, 8331-8337.
-
[105] M. Xiong, L. Chen, Q. Yuan, J. He, S. L. Luo, C. T. Au, S. F. Yin, Carbon, 2015, 86, 217-224.
-
[106] J. H. Zhang, F. Z. Ren, M. S. Deng, Y. X. Wang, Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 10218-10226.
-
[107] A. A. Alemi, R. Kashfi, B. Shabani, J. Mol. Catal. A, 2014, 392, 290-298.
-
[108] V. I. Merupo, S. Velumani, K. Ordon, N. Errien, J. Szade, A. H. Kassiba, CrystEngComm, 2015, 17, 3366-3375.
-
[109] C. Karunakaran, S. Kalaivani, P. Vinayagamoorthy, Mater. Exp., 2014, 4, 125-134.
-
[110] W. Xie, W. Hu, L. L. Zou, D. H. Bao, Ceram. Int., 2015, 41, S265-S273.
-
[111] J. F. Niu, S. Y. Ding, L. W. Zhang, J. B. Zhao, C. H. Feng, Chemosphere, 2013, 93, 1-8.
-
[112] L. F. Yin, J. F. Niu, Z. Y. Shen, J. Chen, Envorn. Sci. Technol., 2010, 44, 5581-5586.
-
[113] C. Karunakaran, S. Kalaivani, Mater. Sci. Semcond. Process., 2014, 27, 352-361.
-
[114] Y. Wang, Y. Y. Wen, H. M. Ding, Y. K. Shan, J. Mater. Sci., 2010, 45, 1385-1392.
-
[115] S. Usai, S. Obregon, A. I. Becerro, G. J. Colon, J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 24479-24484.
-
[116] S. Obregon, G. Colon, Appl. Catal. B, 2014, 158-159, 242-249.
-
[117] T. F. Zhou, J. C. Hu, J. L. Li, Appl. Catal. B, 2011, 110, 221-230.
-
[118] M. Nussbaum, N. Shaham-Waldmann, Y. Paz, J. Photochem. Photobiol. A, 2014, 290, 11-21.
-
[119] Y. Zhou, W. Li, W. C. Wang, R. Y. Zhang, Y. H. Lin, Superlattices Microstruct., 2015, 82, 67-74.
-
[120] W. J. Ren, Z. H. Ai, F. L. Jia, L. Z. Zhang, X. X. Fan, Z. G. Zou, Appl. Catal. B, 2007, 69, 138-144.
-
[121] C. Yin, S. M. Zhu, Z. X. Chen, W. Zhang, J. J. Gu, D. Zhang, J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 8367-8378.
-
[122] G. P. Dai, S. Q. Liu, Y. Liang, J. Alloys Comp., 2014, 608, 44-48.
-
[123] M. M. Yao, L. H. Gan, M. X. Liu, P. K. Tripathi, Y. F. Liu, Z. H. Hu, J. Mater. Eng. Perform., 2015, 24, 2359-2367.
-
[124] Z. B. Zhang, X. Z. Sun, M. S. Dresselhaus, J. Y. Ying, Phys. Rev. B, 2000, 61, 4850-4861.
-
[125] A. Hameed, T. Montini, V. Gombac, P. Fornasiero, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 9658-9659.
-
[126] H. H. Jiang, J. J. Liu, K. Cheng, W. B. Sun, J. Lin, J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 20029-20036.
-
[127] X. W. Liu, H. Q. Cao, J. F. Yin, Nano Res., 2011, 4, 470-482.
-
[128] F. Dong, Q. Y. Li, Y. J. Sun, W. K. Ho, ACS Catal., 2014, 4, 4341-4350.
-
[129] Y. Liu, L. Chen, Q. Yuan, J. He, C. T. Au, S. F. Yin, Chem. Commun., 2016, 52, 1274-1277.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 0
- 文章访问数: 566
- HTML全文浏览量: 77

下载: