双Z型BaTiO3/CeO2/TiO2异质结高效光催化合成过氧化氢的机制与应用研究

本文推荐：研究团队通过两步合成法构建了双Z型BaTiO3/CeO2/TiO2（DZS-BTO/CO/TO）异质结，通过调控CeO2含量实现过氧化氢（H2O2）产率优化（最高达3256 μmol/g）。该异质结将光响应范围扩展至500 nm，揭示了C-O官能团、界面缺陷与活性氧物种的协同作用机制，为绿色合成H2O2提供了新策略。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过简易两步法成功制备具有高过氧化氢产率的双Z型BaTiO₃/CeO₂/TiO₂（DZS-BTO/CO/TO）异质结。通过调控二氧化铈（CeO₂）含量，该异质结将单一组分BaTiO₃、CeO₂和TiO₂的光响应范围拓展至500 nm，在模拟太阳光下实现3256 μmol/g的H₂O₂产率。

Materials

实验采用高纯度原料：硝酸钡（Ba(NO₃)₂）、钛酸四丁酯（C₁₆H₃₆O₄Ti）、七水合三氯化铈（CeCl₃·7H₂O）等，所有试剂未经纯化直接使用。

Crystal structure information

XRD分析显示，DZS-BTO/CO/TO异质结中TiO₂为锐钛矿与金红石混相，CeO₂呈现典型萤石结构，BaTiO₃为立方相。通过FTIR和XPS证实了异质结界面C-O键的形成及氧空位缺陷的存在。

Conclusion

该工作创新性地提出双Z型异质结设计策略，通过CeO₂的引入显著提升体系电荷分离效率。自由基捕获实验表明，超氧自由基（·O₂^?）和空穴（h⁺）是H₂O₂生成的关键活性物种，为开发高效光催化剂提供了理论依据。