【摘 要】
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合适的禁带宽度和独特的层状结构使Bi OBr具备可见光响应的特点,在光催化降解有机污染物方面表现出广阔的应用前景。但是未经改性的Bi OBr只能吸收部分可见光,而且光生载流子的复合率与实际应用相比仍然偏高。因此,为了进一步提高Bi OBr的光催化活性,以满足实际应用的要求,本文制备了Ag/Bi OBr、Zn Fe2O4/Bi OBr以及Ag/Ag Br/Bi OBr复合材料,并研究了复合材料的结构
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合适的禁带宽度和独特的层状结构使Bi OBr具备可见光响应的特点,在光催化降解有机污染物方面表现出广阔的应用前景。但是未经改性的Bi OBr只能吸收部分可见光,而且光生载流子的复合率与实际应用相比仍然偏高。因此,为了进一步提高Bi OBr的光催化活性,以满足实际应用的要求,本文制备了Ag/Bi OBr、Zn Fe2O4/Bi OBr以及Ag/Ag Br/Bi OBr复合材料,并研究了复合材料的结构、形貌、光学特性以及光催化性能等。本文的主要研究内容如下:1.采用溶剂热法制备了纳米片状Bi OBr,采用光还原沉淀法制备出了Ag/Bi OBr复合光催化剂。通过控制变量法,研究了Ag NO3用量以及光还原时间对复合材料结构、形貌、光学性能以及光催化性能的影响,并对其光催化机理进行探讨。结果表明,随着Ag NO3的增加,Ag/Bi OBr的光催化性能呈现出先升高后降低的趋势,采用Ag NO3/Bi OBr质量比为5%制备的样品表现出优异的光催化性能,在15 min内对Rh B溶液的降解率可达97.1%,而纯Bi OBr在相同条件下的降解效率仅为68.1%。光还原时间为60 min时所制备的样品具有较好的光催化活性,并且经过四次循环,对Rh B的降解效率依然保持在80%以上。通过自由基捕捉实验,发现空穴（h+）和超氧自由基（·O2-）是反应过程中的主要活性物质,并在此基础上提出了相应的光催化机理。2.以溶剂热法制备出了纳米Zn Fe2O4,然后采用水热法在柠檬酸辅助的条件下制备了Zn Fe2O4/Bi OBr复合材料,研究了不同Zn Fe2O4负载量对其光催化性能的影响,并对其机理进行探究。结果表明,Zn Fe2O4的引入不仅可以使复合材料的光吸收性能增强,而且可以降低电子空穴的复合率。适量的Zn Fe2O4负载量有利于光催化活性的增强,当Zn Fe2O4与Bi（NO3）3·5H2O质量比为1.2%时制备的样品具有较高的光催化性能,在可见光照射60 min对Rh B溶液的降解率可达99.8%。3.采用溶剂热法与光还原法相结合制备出了Ag/Ag Br/Bi OBr复合材料,并通过在可见光下降解甲基橙（MO）和甲苯对样品的光催化性能进行了评价。结果表明,Ag NO3/Bi OBr质量比为49%制备的样品S2具有较好的光催化性能,在120 min对MO的降解率可达90.5%。在光催化降解甲苯的实验中发现,负载了S2的活性碳纤维（ACF）对甲苯的降解率可达62%,而纯ACF的降解率仅为24.5%。此外,在自由基捕捉实验的基础上提出了Ag/Ag Br/Bi OBr复合材料的Z型光催化机理:Ag纳米粒子的等离子体共振效应（SPR）可以增强Ag/Ag Br/Bi OBr的可见光利用率;同时,Ag纳米粒子作为反应体系中电荷转移的重要媒介,有效地降低了载流子的复合率,从而使Ag/Ag Br/Bi OBr复合材料的光催化性能显著增强。
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