氟氧化铋基复合材料的制备及其可见—近红外光催化的性能研究

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近年来,由于城市工业的快速发展,污水的排放量也日益增加,日渐增长的人口与逐渐减少的淡水资源已经严重影响到人们的正常生活,因此,寻找能高效降解污水的材料成为当下研究的重要议题。然而,传统的光催化剂材料,如TiO2、ZnO等主要在可见光与紫外光下产生催化效果,对光谱的利用率较低,催化效果不理想。稀土掺杂的近红外光催化材料能将可吸收的光谱拓展到近红外光,极大的提高了光谱的利用率。NaYF4以其较低的光子能量被认为是传统意义上较好的上转换基质材料。但是NaYF4不属于半导体材料,其自身不存在催化效果,可见光的光催化效率并不会提高。因此选取光子能量较低的半导体异质结对全光谱催化的结果显得尤为重要。铋系催化材料以其独特的外层电子结构(6S2)而备受关注,本文以稀土掺杂的BiOF为研究对象,分别与不同铋系材料的复合进行改性,并通过降解罗丹明B来探讨其可见-近红外光催化性能。本文的具体内容如下:1.通过溶剂热法制备BiOF:Yb3+,Tm3+光催化剂,通过XRD检测样品与标准卡片(JCPDF 73-1595)完全符合,不存在其他杂峰,通过SEM检测到样品的形貌为表面光滑的片状结构。当稀土的掺杂量为7.5%Yb3+:0.5%Tm3+时样品的发光最好。2.通过两步溶剂热法制备Bi2MoO6/BiOF:Yb3+,Tm3+复合光催化剂,当加入BiOF的质量为Bi2MoO6理论生成质量的50%时,光催化效果最好。使用罗丹明B作为模拟污染物,在可见光下,50min降解率达到99.3%。相比于单个催化剂,催化效率提升近20%。当在980nm激光器照射下,4h降解率达到33.2%,5h降解率达到45.85%,相比于单个催化剂催化效果提升近30%。通过XRD检测可以看到样品同时包含Bi2MoO6与BiOF的全部衍射峰,通过SEM可以看出样品的形貌为表面粗糙的片状结构,说明样品为Bi2MoO6与BiOF的复合物。3.通过两步溶剂热法制备碳量子点改性的CQDs/Bi2MoO6/BiOF:Yb3+,Tm3+三元复合光催化剂,当加入的2ml的CQDs时光催化效果最好,使用罗丹明B作为模拟污染物,在可见光下,30min降解率达到97.6%。相比于纯的Bi2MoO6/BiOF:Yb3+,Tm3+复合物催化效果提高了20min。在980nm激光器照射下,4h降解率达到33.5%,相比于Bi2MoO6/BiOF:Yb3+,Tm3+复合物催化效果没有变化。4.通过两步溶剂热法制备Bi2S3/BiOF:Yb3+,Tm3+,Er3+复合光催化剂,当加入BiOF的质量为Bi2S3理论生成质量的50%时,光催化效果最好。使用罗丹明B作为模拟污染物,在可见光下,100min降解率达到39.6%,相比于单个催化剂,催化效率提升近30%。当在980nm激光器照射下,4h降解率达到12.8%,说明两种半导体之间形成了异质结。
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