Page 89 - 《精细化工》2023年第2期

第 2 期 王少婷，等: 雪花状 Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 p-n 异质结用于光催化还原 Cr(Ⅵ) ·311·

间存在的异质界面相互作用促进了光诱导载流子的 500、1000 和 1500 Hz 下的莫特-肖特基曲线（其中，
分离，有效抑制了光催化剂产生的光生电子-空穴对 C 为界面电容，单位为 F） [41] ，结果见图 10。根据图
的复合，进而提高了 50% Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 光催 中切线斜率的正负值，可以判定 Cu 2S 为 p 型半导体
化还原 Cr(Ⅵ)的性能。 （图 10a），缺陷型 UiO-66 为 n 型半导体（图 10b）。
2.3.2 电化学测试 50% Cu 2S/缺陷型 UiO-66 在 Cu 2S 和缺陷型 UiO-66 的
为进一步探讨光生载流子的界面分离和转移能 界面处建立了 p-n 型异质结。通过拟合莫特-肖特基图
力，进行了瞬态光电流响应测定，结果见图 9。 的线性区域在 x 轴的截距确定平带电位（E fb），Cu 2S
和缺陷型 UiO-66 导带电位（E CB）≈E fb [42-43] ，分别为
–0.24 和–0.50 eV（相对于 Ag/AgCl，pH=7），其价带
电位（E VB）可以通过 UV-Vis DRS 表征和经验公式
E CB=E VB–E g （带隙宽度）计算得出，结果如表 2 所示。

图 9 Cu 2 S、缺陷型 UiO-66 和 50% Cu 2 S/缺陷型 UiO-66
复合光催化剂的光电流谱图（a）及电化学阻抗谱
图（b）
Fig. 9 Photocurrents spectra (a) and electrochemical impedance
spectroscopy (b) of Cu 2 S, defective UiO-66 and
50% Cu 2 S/defective UiO-66 composite photocatalyst

如图 9a 所示，缺陷型 UiO-66 和 Cu 2 S 的光电流
强度较弱，而 50% Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 复合光催化
剂的光电流响应急剧增加，表明 Cu 2 S 的引入可以有
效阻碍光生载流子的复合，更有利于 Cu 2 S 和缺陷型
UiO-66 界面处的电荷转移 [40] 。通过电化学阻抗谱图
进一步分析了样品的电荷分离效率。电化学阻抗谱
图的阻抗弧度大小与电荷转移的电阻大小成正比，
弧度越小，电荷的传输速率越快，越有利于载流子 图 10 Cu 2 S（a）、缺陷型 UiO-66（b）和 50% Cu 2 S/缺陷
型 UiO-66 复合光催化剂（c）的莫特-肖特基曲线
的分离。如图 9b 所示，50% Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 复
Fig. 10 Mott-Schottky curves of Cu 2 S (a), defective UiO-66
合光催化剂的圆弧半径明显小于单一催化剂缺陷型 (b) and 50% Cu 2 S/defective UiO-66 composite
UiO-66 和 Cu 2 S，表明 50% Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 复 photocatalyst (c)

合光催化剂具有更小的界面电荷转移电阻和更高的 表 2 光催化剂的能带结构
分离效率，这归因于缺陷型 UiO-66 的介孔结构更有 Table 2 Band structure of photocatalyst
利于载流子的分离和转移。因此，基于缺陷型 样品 E g/eV E VB/eV E CB/eV
UiO-66 构建异质结结构的策略是可行的。 Cu 2S 1.87 1.63 –0.24
为确定样品的半导体类型，测定样品分别在 缺陷型 UiO-66 2.69 2.19 –0.50