【摘 要】
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随着经济的飞速发展,环境污染已对人类健康构成致命威胁,对其控制和治理已成为人类社会的迫切需求。在环境污染治理的许多方法中,使用半导体光催化技术可以直接利用太阳光促进氧化还原反应,以实现环境污染的净化,现已引起人们的广泛关注。具有烧绿石结构类型的Sr0.6Bi0.3052Bi2O7是一种同时含Bi3+和Bi5+混合价态的特殊化合物。在我们近期的研究中发现,Sr0.6Bi0.3052Bi2O7的禁带宽
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随着经济的飞速发展,环境污染已对人类健康构成致命威胁,对其控制和治理已成为人类社会的迫切需求。在环境污染治理的许多方法中,使用半导体光催化技术可以直接利用太阳光促进氧化还原反应,以实现环境污染的净化,现已引起人们的广泛关注。具有烧绿石结构类型的(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7是一种同时含Bi3+和Bi5+混合价态的特殊化合物。在我们近期的研究中发现,(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7的禁带宽度（Eg）较小,大约在1.2 e V～1.35 e V之间,虽然具有较宽的吸光范围,但是光生电子-空穴极易复合,导致光催化效率较低。鉴于(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7的这个显著的缺点,我们使用较大Eg的半导体（如SrCO3、Zn O和Cd S）与之复合形成异质结,用来提高其光催化活性。本论文的主要研究内容如下:（1）通过一步水热法制备出(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/SrCO3复合光催化剂,然后利用XRD、SEM、TEM和UV-Vis DRS对其进行表征,并且测试了Cr（VI）还原和罗丹明B（Rh B）降解的光催化性能。研究结果表明,与纯相(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7和SrCO3相比,(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/SrCO3复合材料的光催化活性得到了显著提高。在光照35min后,(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/SrCO3（2:1）对Cr（VI）的还原率高达94%。该复合光催化剂可以提高可见光的利用率,增强光生载流子的分离效率,进而提高光催化活性。（2）采用一步水热法成功合成了(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/Zn O异质结光催化剂。进一步通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis DRS等手段表征了样品的晶体结构、微观形貌、化学价态和光学性质,通过降解亚甲基蓝（MB）评估了样品的光催化活性。测试结果显示20 wt%(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/Zn O具有最好的光催化活性,在150分钟后MB溶液被降解了92%,并且具有非常高的循环稳定性。（3）首先通过超声辅助化学沉淀法制备得到了(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/Cd S复合光催化材料,然后采用XRD、SEM、TEM、XPS和UV-Vis DRS表征和分析了样品的晶体结构、微观结构、化学价态及光学性质,进一步通过光催化产氢实验评估制备样品的光催化活性。测试结果显示,0.05 wt%(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/Cd S具有最好的光催化活性。在可见光照射5h后,Cd S的H2产量为1200μmol/g,而0.05 wt%(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/Cd S的H2产量高达7800μmol/g,是Cd S产氢量的6.5倍。(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/Cd S异质结的能带匹配和紧密的耦合界面作用减少了迁移过程中的能量损失,实现了光生电子-空穴对的快速分离和载流子复合的有效抑制,从而显著提升体系的光催化效率。
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