PbTi_(0.85)Ni_(0.15)O_(3)/TiO_(2)纳米棒阵列复合材料的压电光催化性能

压电材料诱导的内建电场是调节电荷转移途径和抑制载流子复合的最有效策略之一。采用水热和溶胶凝胶两步法制备了PbTi0.85Ni0.15O3/TiO_(2)纳米棒阵列复合材料。通过降解有机染料,复合材料展现了优异的压电光催化性能。经30 min,PbTi_(0.85)Ni_(0.15)O_(3)/TiO_(2)对亚甲基蓝(MB)的压电光催化降解率达到97.3%,降解反应速率为0.1215 min^(-1),是光催化降解速率(0.0372 min^(-1))的3.3倍,是压电催化降解速率(0.0211 min^(-1))的5.7倍。掺杂Ni后,带隙降低,载流子浓度增大,晶格畸变增大,压电光催化性能增强。添加牺牲剂实验和电子自旋共振波谱(ESR)实验结果表明,压电光催化降解中,·O_(2)^(-)和·OH是最主要的活性物质。此外,PbTi_(0.85)Ni_(0.15)O_(3)/TiO_(2)对不同染料的降解和循环5次后的降解率表明复合材料对多种染料具有良好的压电光催化降解性能和良好的稳定性。根据能带排列,提出压电极化导致的能带倾斜和弯曲可以促进光生载流子分离,从而使PbTi_(0.85)Ni_(0.15)O_(3)/TiO_(2)具有优异的压电光催化染料降解性能。