无助催化剂异质结复合材料中BaTiO3与CaFe2O4的协同效应提升光化学产氢性能

摘要： 通过超声-煅烧法，利用水热法和溶胶-凝胶法分别预合成的BaTiO3与CaFe2O4粉末，成功制备了一系列不同CaFe2O4/BaTiO3重量比的BaTiO3/CaFe2O4异质结复合材料。采用XRD、UV-vis DRS、SEM、TEM、EDS和XPS对复合材料进行了全面表征，证实了异质结中BaTiO3与CaFe2O4的共存。相较于单一组分，BaTiO3/CaFe2O4（40 wt%）表现出最高的光催化产氢速率，这一提升表明异质结中存在BaTiO3与CaFe2O4的协同效应?；赨V-vis-DRS、光致发光和荧光寿命测试，该协同效应源于可见光响应增强及光生电子-空穴对的高效分离，从而提高了参与光催化反应的载流子数量。通过电化学阻抗谱分析推导出合理的光催化机制，阐明了分离电荷载流子的迁移方向。此外，在无需贵金属助催化剂的情况下，最佳复合体系BaTiO3/CaFe2O4（40 wt%）使用牺牲剂（Na2S和Na2SO3）展现出良好的产氢光稳定性。