【摘 要】
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光催化技术已经成为治理地球环境问题的重要手段。其中,TiO2纳米带作为典型的光催化半导体,具有安全,紫外光下催化效果高,载流子迁移速度快以及易于修饰等优点。因此,TiO2纳米带可以充当载体,可控的与其他组分结合,优化其自身可见光催化活性。近来,铋系半导体由于其更正的价带位置,可见光下较强的氧化能力引起了广泛关注。因此,将TiO2纳米带与铋系半导体复合,构建多组分异质结构,可以增强TiO2可见光吸收
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光催化技术已经成为治理地球环境问题的重要手段。其中,TiO2纳米带作为典型的光催化半导体,具有安全,紫外光下催化效果高,载流子迁移速度快以及易于修饰等优点。因此,TiO2纳米带可以充当载体,可控的与其他组分结合,优化其自身可见光催化活性。近来,铋系半导体由于其更正的价带位置,可见光下较强的氧化能力引起了广泛关注。因此,将TiO2纳米带与铋系半导体复合,构建多组分异质结构,可以增强TiO2可见光吸收,解决其光生电子和空穴分离效率低、复合率低等缺点,提高材料的可见光催化性能。本文利用乙二醇溶剂热的方法设计合成具有零维/一维复合纳米结构的Bi2O2CO3/TiO2复合光催化材料(TB),其中直径为1.40-1.50 nm Bi2O2CO3量子点均匀生长在TiO2纳米带的表面上。TB系列材料在可见光条件下对有机成分罗丹明B的降解表现出优异的反应活性。其中TB-3表现最为突出,其在可见光下对罗丹明B的降解效率可以实现95.43%(150 min)。异质结的形成促进了载流子的有效分离,延长了电子-空穴的实际参加反应寿命。此外,可控的制备高分散性Bi2O2CO3 QDs增大了材料比表面积,提高了可见光催化反应效率。通过加入具有一定还原性的含氮溶剂乙二胺,合成了光催化复合材料Bi~0/Bi2O2CO3/N-TiO2(BNT),扩展光催化材料的范围,探索不同溶剂对催化剂结构的影响。表征结果显示,乙二胺的引入使TiO2内成功掺杂了N元素,并且表面均匀修饰上Bi~0和Bi2O2CO3的复合量子点(直径为1.2-2.1 nm)。在可见光条件下,BNT光催化材料实现了对有机成分罗丹明B 95.02%的优异的降解率(180min)。N元素的掺杂使材料具有可见光催化活性,而三组分之间的相互作用使得载流子能够更加快速地迁移。
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