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半导体材料可以在可见光的照射下,将光能转换为化学能。尖晶石型CuFe2O4材料拥有铁磁性,易于合成,成本低,机械强度大,相比二氧化钛拥有更窄的带隙,因此受到了广泛关注。然而CuFe2O4材料中光生电子-空穴复合率较高,限制了其光催化性能的提升。本文通过掺杂、氧空位、构建异质结等多种修饰手段,改变材料的表界面结构来改善CuFe2O4材料光生电子-空穴复合严重问题。本文的主要内容如下:(1)制备了锌掺杂CuFe2O4-3D材料,利用氨水辅助的溶胶凝胶法提高了材料的比表面积,并测试了该材料用于光催化反应以选择性合成乙酸苄酯的性能。锌掺杂产生的氧空位减小了材料光生电子-空穴的复合率,纯CuFe2O4的光电流为7.62 μA·cm-2,而CuFe2O4-Zn0.5的光电流为纯样品的五倍,为30.45μA·cm-2。DFT计算表明,锌作为反应位点使中间产物丙酮在Zn掺杂CuFe2O4表面的吸附能大于在CuFe2O4表面的吸附能,因此Zn掺杂更有利于中间产物丙酮的转化,从而提高了乙酸苄酯的转化选择性。(2)通过NaBH4还原CuFe2O4制备了富含氧空位的CuFe2O4,并将其用于光催化合成肉桂酰胺。引入氧空位之后,材料在400 nm到700 nm光下均表现出显著的光吸收特性。随着氧空位的引入,CFO-400的光电流值达到了 CuFe2O4的8.5倍。由XPS可以看出氧空位显著降低了材料表面Fe与Cu的价态,其中表面FeⅡ浓度达到90.92%。通过PL光谱证明了氧空位缺陷的存在,并且通过NH3-TPD发现氧空位使材料表面Bronsted酸和Lewis酸总浓度降低,从而减少了偶联反应中副产物的产生。同时,氧空位通过捕获光生电子抑制了光生电荷的复合,最终使得CuFe2O4材料光催化合成肉桂酰胺的选择性由50.93%提升至98.56%。(3)通过溶剂热法制备了硫掺杂的尖晶石型铁酸铜锌核壳结构光催化剂。通过XPS表明硫离子的引入导致了大量的氧空位生成,表面氧空位浓度由11.34%提高至52.56%。硫掺杂之后材料的光电流达到了 35.42 μA·cm-2,是掺杂前(7.06 μA·cm-2)的近五倍。电化学阻抗谱表明,硫掺杂会使电荷转移电阻显著减小。Css值由不掺杂的3.6524×10-6F逐渐升高至CZFO-2-2样品的5.524×10-5F。Css值代表着材料的表面态电容,Css值越大代表捕获的光生载流子数量越大,越有利于进行电荷转移。因此低浓度硫掺杂拥有更优异的光电化学性能。