p型大孔Si/graphene异质结对多卤代有机物的光催化脱卤性能研究

近年来，溴代有机物的危害引起世界各国的普遍重视, 其降解技术也引起关注。脱卤是去除卤代有机物毒性的有效途径,光催化及电化学还原脱卤相对于其他方法具有显著提高的降解效率。开发高效、低价、环境友好的新材料是本领域关键科学问题。本项目构建大孔硅/石墨烯异质结光阴极、纳米孔硅光阳极以及单晶TiN阴极和石墨烯阴极；探索出Si材料的导电类型、载流子浓度和晶面对异质结类型、空间电荷层位置和表面态密度等参数的影响规律；阐明了光照及电场作用下，溴代污染物在这些电极上的降解原理。结果表明，石墨烯保护层能够避免硅材料钝化，实现了硅材料作为光电极在水溶液中的稳定性；具有量子限域效应的纳米孔硅不但能够在水溶液中稳定存在，而且对氙灯光谱的能量转换效率达到8.8%；确定单晶TiN以及石墨烯作为阴极材料，能够在电场作用下有效脱除污染物的溴。研究成果对探索硅材料在水污染控制中的应用途径，理解异质结光催化材料的参数调控方法，开发新型阴极材料及深入了解其脱卤作用机理具有指导意义。