寬帶隙磷酸鉍的光吸收拓展及可見光催化活性增強(qiáng).pdf

1、近年來，半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其在解決環(huán)境污染問題和緩解能源危機(jī)等方面具有重要的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。其中，可見光型半導(dǎo)體因能夠高效利用太陽被認(rèn)為是最具有研究潛力的光催化劑。但是，除了一些窄帶隙半導(dǎo)體能夠吸收可見光并展現(xiàn)出較高的光催化活性之外，還存在著大量的寬帶隙半導(dǎo)體只表現(xiàn)出紫外光催化活性。鑒于上述情況，拓展寬帶隙半導(dǎo)體的可見光吸收范圍，賦予其可見光催化活性是一項(xiàng)重要而富有挑戰(zhàn)的任務(wù)。
　　作為一種典型的寬帶隙半導(dǎo)體，磷酸鉍（BiPO

2、4）只在紫外光照射下表現(xiàn)出較好的光催化能力，這極大地限制了它的實(shí)際應(yīng)用。因此，本論文在能帶匹配原則的指導(dǎo)下，通過合適的窄帶隙半導(dǎo)體的表面微結(jié)構(gòu)調(diào)控作用，拓展 BiPO4的可見光吸收范圍，賦予其優(yōu)異的可見光催化性能。
　　主要研究內(nèi)容及重要結(jié)論如下：
　?。?）通過簡單室溫沉積-沉淀法成功合成了可見光型 AgI/BiPO4復(fù)合催化劑。利用XRD、SEM、EDS、TEM、HRTEM、XPS、BET和DRS等表征手段對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)

3、、形貌、組成和光學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)地分析。在可見光下（λ>420 nm），所得的AgI/BiPO4表現(xiàn)出比單獨(dú)AgI和BiPO4更強(qiáng)的光電流強(qiáng)度、增強(qiáng)的降解羅丹明 B的可見光催化活性和良好的穩(wěn)定性。AgI/BiPO4降解羅丹明 B的kapp值為0.044 min-1，是AgI的3倍。AgI/BiPO4復(fù)合物中匹配的交錯(cuò)式能帶結(jié)構(gòu)和BiPO4的電子陷阱作用促進(jìn)了光生電子-空穴對(duì)的有效分離，抑制了光生電子與Ag+結(jié)合生成Ag0，從而增強(qiáng)了Ag

4、I/BiPO4的光催化活性和穩(wěn)定性。
　?。?）通過共沉淀水熱法構(gòu)建了Ag3PO4量子點(diǎn)敏化的 BiPO4，即一種新型p-n結(jié)型 Ag3PO4/BiPO4光催化劑，并用 XRD、SEM、EDS、TEM、HRTEM、XPS和DRS等手段對(duì)催化劑進(jìn)行了系統(tǒng)地表征。在可見光下降解甲基橙的測(cè)試中（λ>420 nm），Ag3PO4/BiPO4表現(xiàn)出比單獨(dú)的Ag3PO4和BiPO4更強(qiáng)的光催化活性。Ag3PO4/BiPO4光催化活性的增強(qiáng)有兩

5、方面原因，一是 Ag3PO4量子點(diǎn)的敏化作用賦予其較強(qiáng)的可見光吸收性能，二是Ag3PO4/BiPO4中的p-n結(jié)促進(jìn)了光生電子-空穴對(duì)的有效分離。此外，?O2?和?OH是參與催化過程的主要活性物種。
　　（3）利用一鍋水熱法在pH=0.5的條件下成功制備出一系列具有不同BiPO4含量的BiPO4/BiVO4復(fù)合催化劑。并用XRD、FT-IR、SEM、EDS、XPS、TEM、HRTEM、SAED和DRS等手段對(duì)催化劑進(jìn)行了系統(tǒng)地表征