可见光驱动Bi4O5I2基光催化复合材料的构建及光催化氧化性能的研究

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卤氧化铋光催化材料因其具有较正的价带、无毒、较好的光学稳定性以及独特的层状交替结构和良好的可见光响应性能等优点,受到人们的广泛关注。然而,由于光响应能力弱,光子利用率低、光生载流子复合率等缺点限制了实际应用。基于此,本研究采用量子点修饰、固溶体复合、异质结构建等方式改善卤氧化铋光催化材料光生载流子分离效率和光催化氧化能力。具体的研究内容如下;(1)采用溶剂热法制备了 N,S-GQDs量子点,通过一步温度调控原位共沉淀法合成了 N,S-GQDs/Bi4O5BrxI2-x 杂化材料。N,S-GQDs/Bi4O5BrxI2-x 与单独的 Bi4O5I2和Bi4O5Br2相比,在可见光的照射下光催化降解苯酚的性能都有大幅度提升。其中,NSBBI-15复合材料光催化降解苯酚的表观速率常数Kapp为0.0404 min-1分别是Bi4O5Br2 的 33.38 倍,Bi4O5I2 的 3.96 倍,Bi4O5Br0.8I1.2 的 3.81 倍。这主要是归因于N,S-GQDs引入后增强催化剂对可见光的吸收性能以及量子点的电子富集效应和Bi4O5BrxI2-X片状结构的多次光反射共同促进光生载流子的有效分离。(2)采用水热法合成了 3D微球结构的Bi2MoO6,然后通过原位共沉淀-煅烧法合成了 Bi2MoO6/Bi4O5I2异质结。在可见光的照射下,Bi2MoO6/Bi4O5I2异质结中Bi2MoO6的复合量为0.5g时,光催化降解苯酚的性能最佳,120min中内光催化降解苯酚的效率达到了 94.7%。Bi2MoO6/Bi4O5I2异质结活性提升归因于Bi2MoO6与Bi4O5I2形成的Z型异质结,促进了光生电子-空穴的分离转移,同时又保持了Bi4O5I2的电子还原能力和Bi2MoO6的空穴氧化性能。(3)通过简单的溶剂热-煅烧法成功的合成了 WO3/Bi4O5I2异质结,采用XRD、SEM、TEM以及XPS等对其形貌和结构进行了表征,并以苯酚作为模拟有机废水对该体系的光催化降解性能进行了研究。异质结WO3/Bi4O5I2的光催化性能均优于单一的WO3和Bi4O5I2活性,同时该异质结催化剂对盐酸四环素和诺氟沙星也取得了优异的光催化氧化性能。
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