高活性的紫外光催化材料
影响光催化活性的重要因素之一是光生载流子的复合率。因此，减小载流子复合、提高分离效率是提高光催化活性的一个重要途径。内建电场广泛应用于半导体器件方面，例如，在半导体之间形成 P-N 结能够用来控制电子和空穴迁移。基于这一思想，如果光催化材料的本身就具有剩余偶极矩，将在半导体的内部产生一个极化电场，而极化电场能够驱动光生电子和光生空穴沿着相反的方 向 迁移，从 而 提 高 其 分 离 效 率。
最 近，Huang 课题组通过简单的水热方法合成了 Bi OIO3纳米盘，能 够 在 紫 外 光 照 下 10 min 对 甲 基 橙( MO) 实现完全矿化降解。图 1 给出了载流子沿内建电场迁移的示意图，Bi OIO3由包含孤对电子的 Bi3 +和 I5 +阳离子的 Bi O6六角结构和 IO3三角锥体所构成。由于 Bi O6单元局部的偶极矩被相互抵消，而 IO3三角锥的偶极矩却相互叠加，形成了沿着 c 轴方向的剩余偶极矩。光生电子和空穴在极化电场的作用下沿相反的方向迁移，这将极大的提高光催化活性。其它具有极性的体系如Bi2O2［BO2( OH) ］纳米面K3B6O10Br也被发现具有很高的紫外光光催化活性。Dai 课题组的理论研究发现，K3B6O10X( X = Br，Cl) 体系沿着方向空穴有效质量最小，沿着这一方向存在极化电场，内建电场与载流子的迁移性质形成协同作用，从而可以增加载流子的分离效率。虽然这类包含内部极性的光催化材料具有很好的光催化活性，但它们带隙一般较大，而且在材料合成中难以实现纳米化。因此，拓展光响应范围，合成纳米尺度的光催化材料，是进一步提高这类材料光催化活性的有效途径。