鉍基半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的設(shè)計、合成及其光催化性能.pdf

1、光催化是一種極具發(fā)展前途的環(huán)境污染綠色治理技術(shù)，有望成為解決環(huán)境和能源問題的有效途徑。光催化技術(shù)的核心是光催化劑，其中鉍基半導(dǎo)體（例如鉬酸鉍）具有良好光催化性能并受到廣泛關(guān)注，但較低的量子產(chǎn)率和較窄的可見光吸收范圍仍然制約其實際應(yīng)用。構(gòu)筑半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)是一種提高光催化性能的有效方法，例如人們發(fā)展了幾種異質(zhì)結(jié)包括半導(dǎo)體-半導(dǎo)體、半導(dǎo)體-金屬、半導(dǎo)體-碳以及多組分半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)。為了提高鉍基半導(dǎo)體（例如鉬酸鉍）的光催化性能，本文發(fā)展了Bi2Mo

2、O6-Pt和Bi2S3/Bi2MoO6半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，并研究了其光催化性能。另外，WO3作為一種重要的窄帶隙（2.4-2.8 eV）半導(dǎo)體，由于其結(jié)構(gòu)簡單、無毒、穩(wěn)定的物理化學(xué)特性、耐光蝕和價帶空穴的強氧化能力等特點而受到廣泛的關(guān)注。然而較短的光生電子空穴對生命周期依然限制了WO3實際應(yīng)用，為了改善其光催化性能，本文發(fā)展了BiOBr/WO3異質(zhì)結(jié)，并研究了其光催化性能。主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　1.發(fā)展了Bi2MoO6-Pt三維

3、微球作為異質(zhì)結(jié)光催化劑。首先通過溶劑熱法制備了Bi2MoO6三維微球，該微球直徑為1~4μm，并由大量納米片組裝成。隨后通過光還原法在微球表面原位生長了 Pt納米顆粒，粒徑約為2.5nm。這種Bi2MoO6-Pt三維微球展現(xiàn)了較寬的可見光吸收范圍（吸收邊：500 nm），相比純Bi2MoO6的吸收范圍（吸收邊：475 nm）有明顯紅移。當純Bi2MoO6三維微球為催化劑時，在可見光分別激發(fā)60和70分鐘后，僅50％羅丹明B和13%4-氯

4、苯酚被降解。但是負載Pt后降解效率明顯提高，特別是Pt負載量為0.3 wt%時羅丹明B和4-氯苯酚的降解率分別達到68%和76.3%，該催化劑微球展現(xiàn)了最高的光催化性能。
　　2.發(fā)展了花狀Bi2S3/Bi2MoO6作為異質(zhì)結(jié)光催化劑。采用“一步溶劑熱”法制備了花狀Bi2S3/Bi2MoO6異質(zhì)結(jié)超結(jié)構(gòu)，該花狀超結(jié)構(gòu)直徑約為1~3μm，并由大量Bi2MoO6納米片（厚度：~15 nm）和Bi2S3納米顆粒（尺寸：~3.5 nm）組

5、成。當Bi2S3/Bi2MoO6異質(zhì)結(jié)為催化劑時，在可見光分別激發(fā)60和150分鐘后，羅丹明B和4-氯苯酚的降解效率均可達到100%，高于Bi2MoO6和Bi2S3分別為催化劑時的降解效率（Bi2MoO6：29%羅丹明B和13%4-氯苯酚；Bi2S3：14%羅丹明B和0%4-氯苯酚）。因此，Bi2S3/Bi2MoO6異質(zhì)結(jié)展現(xiàn)了最強的光催化活性，歸因于Bi2S3和Bi2MoO6兩種組分在光催化過程中的協(xié)同效應(yīng)。
　　3.發(fā)展了Bi

6、OBr/WO3作為異質(zhì)結(jié)光催化劑。采用“靜電紡絲-煅燒-溶劑熱法”成功制備出一系列具有不同BiOBr和WO3摩爾比的BiOBr/WO3異質(zhì)結(jié)，其中 BiOBr和 WO3的摩爾比分別為1:0.5、1:1和1:2，它們分別被記作：BiOBr/WO3-1/0.5、BiOBr/WO3-1/1和BiOBr/WO3-1/2。在可見光照射下，當WO3或BiOBr為催化劑時，羅丹明B的降解效率為0%或71%。但當BiOBr與WO3復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)后羅丹明