電解腐蝕控制合成鉍系納米材料及其光學(xué)特性研究.pdf

1、Bi-O系二元氧化物和Bi-O-X(X=Cl，Br)系三元化合物是合成含鉍多元金屬氧化物功能材料的重要原料，并且Bi-O-X系三元化合物由于特殊的層狀結(jié)構(gòu)，在光催化方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)異特性，增大比表面積有利于其光催化性能的提高。但受合成條件的限制，至今對非計(jì)量Bi2O2.33、Bi24O31X10(X=Cl，Br)性能的研究仍鮮有報(bào)道。因此，系統(tǒng)研究Bi-O系二元氧化物和Bi-O-X系三元化合物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和性能之間的聯(lián)系具有重要的科學(xué)

2、意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文發(fā)明了由工業(yè)用塊體金屬Bi直接合成Bi系納米材料的可控電解腐蝕方法。該方法反應(yīng)過程溫和、操作簡單、工藝流程短、產(chǎn)量和產(chǎn)率高、電解液可循環(huán)使用，符合工業(yè)化生產(chǎn)的低成本、高產(chǎn)率以及環(huán)境保護(hù)的要求。
　　 研究表明，EDTA和鉍離子的絡(luò)合作用提高了陽極表面附近Bi離子的擴(kuò)散速率，促進(jìn)了陽極材料的持續(xù)電解腐蝕；EDTA和Cl-、Cl-和OH-之間的競爭是影響電解腐蝕合成產(chǎn)物的成分、結(jié)構(gòu)的主要因素。

3、在此基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)工藝參數(shù)可控合成了Bi2O2.33納米片、BiOCl納米片、Bi24O31Cl10納米花、BiOBr納米片和Bi24O31Br10納米花。
　　 進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，Bi2O2.33為直接躍遷半導(dǎo)體材料，隨雜質(zhì)、缺陷的減少和晶化程度的提高，帶隙明顯藍(lán)移；單晶Bi2O2.33納米片的光學(xué)禁帶寬度約為3.42eV，在近帶邊具有強(qiáng)的紫外光發(fā)射性能。
　　 所得BiOCl納米片的光學(xué)禁帶寬度為3.54eV，在光致發(fā)

4、光光譜中探測到兩個(gè)發(fā)射帶，分別是紫外光發(fā)射帶和可見光發(fā)射帶。紫外光發(fā)射帶是由深雜質(zhì)缺陷引起的輻射復(fù)合發(fā)光，可見光發(fā)射帶可能是由BiOCl納米片中的一個(gè)光敏化中心誘發(fā)。BiOBr納米片的禁帶寬度為3.22eV，在光致發(fā)光光譜中存在可見光發(fā)射現(xiàn)象，最強(qiáng)發(fā)射峰對應(yīng)的光子能量為2.39eV，這也可能是由光敏化中心誘發(fā)的。在紫外光或可見光照射下，BiOCl和BiOBr納米片均表現(xiàn)出優(yōu)于TiO2超微粉的光催化活性。
　　 Bi24O31Cl

5、10和Bi24O31Br10納米花均為直接帶隙躍遷半導(dǎo)體材料，光學(xué)禁帶寬度分別為3.37eV和3.24eV，都表現(xiàn)出強(qiáng)的紫外光發(fā)射性能。同時(shí)，在紫外光照射下也都具有優(yōu)異的光催化活性，但明顯低于BiOCl和BiOBr納米片。
　　 此外，BiOBr納米片在紫外光和可見光照射下的光催化活性高于BiOCl納米片，同樣Bi24O31Br10納米花在紫外光照射下的光催化活性也高于Bi24O3iCl10納米花，結(jié)合文獻(xiàn)分析表明：化學(xué)計(jì)量比相