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半导体光催化技术在降解环境中污染物和能量转换方面有很大应用潜力,是当今环境、能源和材料等领域的研究热点之一。在寻觅成本低廉、高效的可见光催化材料的道路上,三元化合物氯氧铋(BiOCl)以其独特的层状结构和优良的光催化性能引起了科研工作者的广泛关注。然而,BiOCl作为一种宽带隙间接带隙半导体材料(3.2 eV-3.5 eV),其对占太阳光能量4%的紫外光响应,极大地限制了其实际应用。此外,当减小带隙拓展可见光吸收范围时,光生电子空穴对复合亦加剧,其可见光催化活性并不能显著的改善。因此,进一步拓展BiOCl半导体可见光吸收的同时并有效抑制光生电子空穴对的复合成为提升和改善可见光催化效率的主要途径。性能取决于结构(晶体结构、电子结构、表面和界面结构等),因此可通过改变材料的电子结构,表面,界面结构等方式来拓展可见光吸收并提高其电子空穴对的分离效率。在本论文中,首先分别对BiOCl基层状化合物进行碳元素和银元素掺杂实现对晶体能带结构和表面结构的改性研究;其次,分别用电子束辐照和化学还原处理方法在BiOCl中引入缺陷,实现了对其电子结构和界面结构的改性,来进一步提升其可见光催化活性。主要结论如下:(1)发现碳原子进入BiOCl表面层,对表面能带结构进行调控,有效的拓展了可见光吸收范围,同时由于碳原子在sp2和sp3杂化态之间的转变,可实现对电子空穴对的复合效率的调控,其中大量sp2态引入大量未饱和π键使得BiOCl可见光催化降解苯酚效率从38.9×10-4 min-1提升到134.7×10-4 min-1。(2)银原子未能进入BiOCl晶格,而是以尺寸100 nm左右的Ag颗粒形式存在,Ag颗粒的等离子体共振吸收效应拓宽了BiOCl的可见光吸收范围,Ag/BiOCl样品表现出优越的可见光光催化降解罗丹明B(RhB)特性,其效率为BiOCl的3倍;此外发现由于Ag向Ag2O的转换,等离子体吸收峰往红外波段拓展,同时借助BiOCl本身提供的光生电子空穴对的氧化还原特性,生成的Ag2O又可转变成Ag,实现了等离子体共振峰的往复调控。(3)BiOCl在电子束辐照下,表面易形成大量的金属Bi颗粒,而部分断键后形成的·Cl,·O22-,·O2-激子固封在固体能形成气态物质,有助于进一步BiOCl本身结构的衍化,实现电子能带结构的调控,并进一步通过电子注入模拟Bi析出,发现其可见光光电流幅度达2个数量级。(4)高温处理缺陷态的Bi/BixOyClz,获得了Bi12O15Cl6和Bi24O31Cl10相,均实现了对BiOCl能带结构的调控,拓展了可见光吸收范围,进一步分析Bi24O31Cl10选择性吸附罗丹明B(RhB)和亚甲基橙(MO)的可见光降解机理,发现大量缺陷态的存在并成为光生电子空穴对的复合中心,催化活性未能得到显著改善。