微球結(jié)構(gòu)BiOX(X=Br,I)的改性及其光催化性能研究.pdf

1、基于半導(dǎo)體的光催化技術(shù)由于其在環(huán)境治理和太陽能轉(zhuǎn)化方面廣闊的應(yīng)用前景，引起了各界的極大關(guān)注。作為一類重要的V-VI-VII族三元氧化物半導(dǎo)體光催化劑，鹵化氧鉍(BiOX:X=Cl，Br和I)由于其新穎的結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的光催化表現(xiàn)，已經(jīng)引起了研究者們的極大關(guān)注。BiOX的層狀四方晶體結(jié)構(gòu)是由[Bi2O2]2+層和雙鹵素原子層交錯排列構(gòu)成的。這種結(jié)構(gòu)使得在垂直于各層間存在較強的內(nèi)部靜電場，能夠有效提高光誘導(dǎo)電子空穴對的分離速率。在BiOX光催化

2、劑中，BiOI和BiOBr由于禁帶寬度較小，在可見光區(qū)域有比較好的吸收。但是，純BiOI和BiOBr的光催化活性仍然受量子產(chǎn)率低和載荷子壽命短的限制。本論文以BiOI和BiOBr半導(dǎo)體光催化劑為研究重點，通過采用貴金屬Ag沉積和石墨型BN耦合等方式對BiOI和BiOBr進行改性處理，提高其可見光收集能力和光生電子空穴對的分離效率，以獲得更為高效的可見光驅(qū)動復(fù)合光催化劑。主要內(nèi)容如下：
　　1.使用天然樹葉制備而來的碳量子點作為還原

3、劑，通過簡單的還原法制備得到Ag負載的微球結(jié)構(gòu)BiOI復(fù)合光催化劑。利用XRD、SEM、TEM、FTIR、UV-vis DRS和PL等方法對Ag@BiOI復(fù)合光催化劑的結(jié)構(gòu)、形貌、光吸收和光電化學(xué)性質(zhì)進行表征。在可見光照射下使用RhB作為目標(biāo)污染物，研究Ag@BiOI復(fù)合光催化劑的光催化性能。研究顯示當(dāng)Ag顆粒負載量為15％時，復(fù)合物的光催化活性達到最高。大約95%的RhB(10 mg·L-1)在可見光照射100分鐘后可以被15%Ag@

4、BiOI復(fù)合光催化劑(0.1 g·L-1)降解。光催化活性的增強主要歸因于BiOI微球和Ag納米顆粒之間的協(xié)同作用，包括光學(xué)性質(zhì)、獨特的結(jié)構(gòu)、均勻的分散、良好的電荷分離以及SPR效應(yīng)。
　　2.通過簡單的一步溶劑熱法制備出不同BN含量的BN/BiOBr復(fù)合光催化劑。利用XRD、SEM、TEM、FTIR、UV-vis DRS和PL等方法對BN/BiOBr復(fù)合光催化劑的結(jié)構(gòu)、形貌、光吸收和光電化學(xué)性質(zhì)進行表征。在可見光照射下使用RhB

5、作為目標(biāo)污染物，研究BN/BiOBr復(fù)合光催化劑的光催化性能。研究顯示當(dāng)BN含量為1.5 wt%時，復(fù)合物的光催化活性達到最高。大約98%的RhB(10 mg·L-1)在可見光照射100分鐘后可以被1.5 wt%BN/BiOBr復(fù)合光催化劑(0.2 g·L-1)降解。光催化活性的增強主要歸因于可見光吸收能力的提高和引入石墨型BN之后光生電子空穴對分離效率的提高。自由基捕獲實驗證明空穴和超氧自由基是光催化反應(yīng)過程中的主要活性物種，而羥基自

6、由基的影響可以忽略。
　　3.通過簡單的一步溶劑熱法制備得到新型石墨型BN修飾的分層微球結(jié)構(gòu)BiOI光催化劑。利用XRD、SEM、TEM、FTIR、XPS、N2物理吸附、UV-vis DRS、PL和光電流等方法對BN/BiOI復(fù)合光催化劑的結(jié)構(gòu)、形貌、表面化學(xué)組成、光吸收和光電化學(xué)性質(zhì)進行表征。在可見光照射下使用RhB、MB和4-CP作為目標(biāo)污染物，研究BN/BiOI復(fù)合光催化劑的光催化性能。研究顯示在降解RhB、MB和4-CP過