Plasmon-enhanced visible light photoelectrochemical and photocatalytic activity of gold nanoparticle-decorated hierarchical TiO2/Bi2WO6 nanorod arrays
Plasmon-enhanced visible light photoelectrochemical and photocatalytic activity of gold nanoparticle-decorated hierarchical TiO2/Bi2WO6 nanorod arrays
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金纳米粒子修饰分级TiO2/Bi2WO6纳米棒阵列的等离激元增强可见光光电化学和光催化活性
DOI：
10.1016/j.apsusc.2018.11.031
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发表时间：
2019-03
影响因子：
6.7
通讯作者：
Hongsong Han
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lizhen Yao;Wenzhong Wang;Yujie Liang;Junli Fu;Hongsong Han
在本研究中，我们发现，通过构建层次化的Bi2WO6纳米薄片包裹的TiO2纳米棒阵列(NRAS)，可以显著提高宽禁带和小禁带的TiO2光催化剂的可见光光电化学(PEC)和光催化活性。X射线光电子能谱(XPS)测量为第二类能带排列的建立提供了直接的实验证据，它通过从Bi2WO6到TiO2光激发电子的转移实现了异质结构的可见光PEC性能。此外，由于表面等离子体共振(SPR)效应，生长在层状Bi2WO6纳米薄膜上的Au纳米粒子(NPs)显著提高了非均相体系的可见光PEC和光催化活性。在TiO2/Bi2WO6/Au-NRAS体系中，由于第II类能带排列和表面等离子体共振效应的协同作用，在1 μV/Ag/AgCl值下，层状体系TiO2光电流密度达到29 A−cm−2，是TiO2NRAs的11倍，是TiO2WO6NRAs的2.6倍。层次型TiO2Bi2WO6/Au纳米粒子在2 h的光照下表现出显著的稳定性。此外，层次化的TiO2/Bi2WO6/Au体系对甲基蓝(MB)分子有显著的光催化降解作用，光降解率为91.5%。本研究通过形成第二类能带排列和积分SPR效应，为构建可见光催化剂提供了新的思路。
In this study, we show that the poor visible light photoelectrochemical (PEC) and photocatalytic activities of both wide-bandgap TiO2and small-bandgap Bi2WO6photocatalysts can be remarkably enhanced by constructing hierarchical Bi2WO6nanosheet-wrapped TiO2nanorod arrays (NRAs). X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements give direct experimental evidence for the establishment of a type II band alignment, which realizes visible light PEC performance of heterogeneous architecture through the transfer of photoexcited electrons from Bi2WO6to TiO2. Moreover, Au nanoparticles (NPs) grown on the hierarchical Bi2WO6nanosheets of TiO2/Bi2WO6NRAs drastically enhance visible light PEC and photocatalytic activity of heterogeneous architectures because of surface plasmon resonance (SPR) effect. Benefiting from the synergistic effect of the type II band alignment and SPR effect, the hierarchical TiO2/Bi2WO6/Au NRAs achieve a photocurrent density of 29 μA cm−2, 11 times higher than that of TiO2NRAs and 2.6 times as high as that of hierarchical TiO2/Bi2WO6NRAs at 1 V vs Ag/AgCl. The hierarchical TiO2/Bi2WO6/Au NRAs exhibit remarkable stability in 2 h of light illumination. Additionally, the hierarchical TiO2/Bi2WO6/Au architectures show a significantly enhanced photocatalytic degradation for methyl blue (MB) molecules with a photodegradation of 91.5%. The study sheds new light on constructing visible light photocatalyst by forming the type II band alignment and integrating SPR effect.
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