铋基异质结界面的合理构造及其光催化性能增强研究

来源 :安徽师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:BlueHeart2010XP
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光催化技术可以有效降解有机和部分无机污染物等,在能源和环境领域越来越受到广泛的重视,而半导体光催化技术则是解决这一问题的有效途径之一。在目前已研发的各类光催化材料中,铋基半导体光催化材料具有良好的光催化活性。本文主要进行了多孔铋基异质结光催化剂的设计合成,具体研究内容如下:  1.通过水热法合成Bi(OHC2O4)·2H2O/BiOCl前驱体。然后,空气中320℃高温煅烧前驱体,得到具有高质量界面的孔状β-Bi2O3/Bi12O17Cl2异质结光催化剂。研究了β-Bi2O3/Bi12O17Cl2异质结光催化剂在模拟太阳光下对染料甲基橙和毒性有机物苯酚的降解实验。实验结果表明,当Bi12O17Cl2的含量达到一定时,β-Bi2O3/Bi12O17Cl2异质结光催化活性达到最好。β-Bi2O3和Bi12O17Cl2异质结的形成是其光催化性能提高的主要原因。由于异质界面晶格匹配度较高,复合材料在循环实验中表现出优异的稳定性。在自由基捕获实验,在β-Bi2O3/Bi12O17Cl2异质结光催化降解MO过程中,h+和·O2-是主要的活性物种,参与光催化的氧化还原反应。  2.以Bi(OHC2O4)·2H2O前驱体,通过简单水热反应,合成了Bi(OHC2O4)·2H2O/m-BiVO4复合材料。然后,将其空气中320℃高温煅烧,得到低缺陷异质界面的β-Bi2O3/m-BiVO4异质结光催化剂。在模拟太阳光照射下,β-Bi2O3/m-BiVO4对甲基橙染料和毒性有机物苯酚的降解具有较好的催化活性。由于β-Bi2O3与m-BiVO4之间形成了异质结,在β-Bi2O3/m-BiVO4界面形成内电场,促进了光生电子-空穴对的传递和分离,从而提高了β-Bi2O3/m-BiVO4异质结的光催化活性。  3.在酸性条件下,以花生状m-BiVO4为前驱体,水热合成m-BiVO4/BiOCl孔状结构异质结光催化剂。随着酸的浓度增加,m-BiVO4/BiOCl孔状结构越明显。在可见光照射下,该复合材料对甲基蓝染料和苯酚具有较好的光催化活性。自由基捕获实验,在m-BiVO4/BiOCl异质结光催化降解MB过程中,h+和·O2-是主要的活性物种,参与光催化的氧化反应。
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