福建物构所半导体纳米异质结光催化材料研究取得进展

2010-7-02 00:00 来源: 福建物质结构研究所
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  不同反应阶段SnO2/α-Fe2O3半导体异质结的SEM图(a)反应30分钟;(b)反应100分钟;(c)反应120分钟;(d)反应180分钟

  异质结通常由两种不同的半导体单晶材料通过异质外延生长复合而成,具有不同于单一半导体的理化特性。由于纳米效应,纳米尺度的半导体异质结比相应的块材具有明显的光电性能优势。制备和研究纳米半导体异质结材料,探索其应用,是近年来国际纳米材料的前沿研究领域之一,具有很大的挑战性和重要的科学意义。

  在国家自然科学基金和中科院重要方向性项目的支持下,中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室王元生课题组在半导体异质结液相可控合成方面取得重要进展。该课题组采用简易的水热法,实现了SnO2纳米棒在不同α-Fe2O3前驱晶体(纳米纺锤体、纳米准立方体、纳米菱面体和纳米“曲奇”)表面的晶体学定向生长,制备了多种构型的高纯度SnO2/α-Fe2O3 半导体异质结。

  研究表明,SnO2/α-Fe2O3 异质结的形成过程包括SnO2在α-Fe2O3表面的异质成核、定向生长和合并生长三个阶段;SnO2/α-Fe2O3界面处的晶格失配度对异质结的择优生长方向有着决定性的影响。由于SnO2/α-Fe2O3异质界面对光生载流子(电子-空穴)的分离效应,制得的半导体异质结材料在UV-VIS宽广的光响应区域具有优良的光催化活性,是一种潜在的新型高效光催化剂。

  相关研究成果发表在国际著名刊物ACS Nano(2010,4,681–68)上。