卤氧化铋固溶体的制备与光催化性能研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:goldsir1
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随着工业文明的发展和化石燃料的燃烧,废水和工业废弃物的大量排放对我们赖以生存的环境造成了日益严重的影响,光催化技术作为一种清洁高效的方法得到了广泛的研究。目前研究最广泛最深入的光催化材料是二氧化钛,但其过宽的禁带宽度使其只能利用紫外光进行光催化反应。BiOX(X=Cl,Br,I)家族作为一类新型光催化剂近几年开始被人们发掘和研究,其中BiOI和BiOBr因其较窄的带隙对可见光有响应而成为最理想的研究对象。本论文采用一步水热法通过调节前驱体中氯源和碘源的不同比例合成了BiOIxCl1-x固溶体,并对其相结构、形貌、紫外可见吸收、光催化性能做了一系列表征,结果证明合成的样品为固溶体而非复合物,由于碘原子和氯原子半径大小相差较大,不同的x值其主相不一样。光降解罗丹明B实验表明BiOI0.4Cl0.6表现出最佳的光催化性能,在一小时的350 W氙灯照射下降解罗丹明B 80%,其禁带宽度大小为2.31 eV。用相同的方法合成了一系列BiOIxBr1-x固溶体,通过X射线衍射技术确定其为固溶体而非两相的复合物,其XRD特征峰随x的变化发生规律性的移动。通过光催化降解罗丹明B实验,发现BiOI0.3Br0.7样品具有最佳的光催化性能,氙灯照射下40 min内降解罗丹明B 98%,优于较窄带隙的BiOI和较宽带隙的BiOBr单体,紫外可见吸收光谱证明BiOI0.3Br0.7样品的禁带宽度为2.36 eV,接近于BiOIxCl1-x固溶体体系。并对其机理进行了探讨。为了进一步改善这类材料的光催化性能,通过两步水热法将其与另一半导体光催化剂Bi2MoO6复合,制得异质结Bi2MoO6/BiOBr。扫描照片显示BiOBr为纳米微球,Bi2MoO6为饼状结构,一系列表征与测试证明了异质结的形成。二者复合光催化性能得到了显著提高,当复合Bi2MoO6量为20%的时候光催化性能最好,可见光下照射60 min降解了83%的RhB。20%Bi2MoO6/BiOBr高的光催化性能得益于异质结的形成使得光生载流子对的有效分离。由于前述实验证明BiOI0.3Br0.7光催化性能优于BiOBr,实验测得20%Bi2MoO6/BiOI0.3Br0.7的光催化降解RhB效率达到了极大值,50 min可见光照射下降解罗丹明B量为98%。
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