基于等离子体银修饰Cr-BiOCl纳米片的高性能光催化燃料电池(PFC)的构建，用于同步产电与污染物去除

摘要： 高性能光催化燃料电池（PFC）的发展因光利用率低和载流子转移效率差而受到严重阻碍。本研究通过实验制备了具有高可见光光催化活性的等离子体Ag修饰Cr-BiOCl（Cr-BOC/Ag），并直接证实了金属-半导体光催化剂中催化活性显著增强的现象。实验结果表明，Cr掺杂和Ag修饰不仅能将BiOCl的光吸收范围从紫外区拓展至可见光区，还能通过缩小带隙和金属Ag的表面局域等离子体共振（LSPR）效应大幅提高载流子的生成与转移速率。在可见光照射下，当Cr掺杂量（14.4%）和Ag负载量（4%）为最优值时，Cr-BOC/Ag展现出显著的PFC性能提升。捕获实验和多种表征证明，Cr掺杂效应与Ag纳米颗粒引发的SPR效应的协同作用是氧化物种高生成率和载流子有效转移的关键原因。以罗丹明B为燃料时，经过240分钟可见光照射获得约75.1%的脱色效率和8.38%的库仑效率（均高于甲基橙和四环素体系）。测得Cr-BOC/Ag光阳极的短路电流密度（Jsc）为0.0073 mA/cm2，开路电压（Voc）为0.543 V。