氧化铋基异质结的制备及光催化性能研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenshunsheng
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氧化铋(Bi2O3)作为半导体光催化剂,能够有效吸收可见光,但在应用过程中仍存在光生电子-空穴对分离效率低,复合速率快等问题。针对以上等不足,本论文采用电泳沉积法构建氧化铋基α-Bi2O3/Bi5O7I/Bi OI,α-Bi2O3/Cd S,β-Bi2O3/Bi OI光催化复合材料来解决以上问题。通过电泳沉积法制备α-Bi2O3/Bi5O7I/Bi OI复合材料。采用XRD、TEM、PL、EIS、Mott-Schottky、紫外-可见漫反射等测试方法进行表征。通过控制I2含量制备复合光催化剂,实现由α-Bi2O3到Bi5O7I再到Bi OI的转化,形成α-Bi2O3/Bi5O7I/Bi OI。α-Bi2O3/Bi5O7I/Bi OI微观形貌呈蜂窝状,PL表征表明复合材料可有效抑制光生载流子复合,电化学测试表明α-Bi2O3/Bi5O7I/Bi OI具有较高的载流子浓度以及较快的分离速率。在模拟太阳光照射下,α-Bi2O3/Bi5O7I/Bi OI(C4)样品循环降解酸性品红50次后,α-Bi2O3衍射峰消失,而光催化性能仍达到80%以上,光催化活性较高的原因为形成Bi5O7I/Bi OI。通过溶胶-凝胶法制备α-Bi2O3,水浴法制备Cd S,并制备不同摩尔比的α-Bi2O3/Cd S复合材料。采用XRD、SEM、PL、Raman、FT-IR、EIS、紫外-可见漫反射等测试方法进行表征。紫外-可见漫反射表明α-Bi2O3/Cd S可见光光响应范围增大,EIS测试表明α-Bi2O3/Cd S中电子的迁移速率增大,在模拟太阳光照射下,BC45样品对甲基橙(MO)染料光催化降解率为87%,较α-Bi2O3提高57%;对酸性品红染料降解率为81%,较α-Bi2O3提高57%。通过煅烧法制备β-Bi2O3,采用电泳沉积法通过不同I2含量制备不同比例的β-Bi2O3/Bi OI复合材料,β-Bi2O3与可I2在25 V电压下直接转化为Bi OI。采用XRD、SEM、PL、EIS、紫外-可见漫反射等方法对其进行表征。PL表明β-Bi2O3/Bi OI可有效抑制电子-空穴对复合,紫外-可见漫反射表明β-Bi2O3/Bi OI可见光吸收范围增大。β-Bi2O3/Bi OI(D3)复合材料在模拟太阳光照射下循环降解酸性品红染料50次后,未见衍射峰消失,光催化效率仍超过75%,表明β-Bi2O3/Bi OI具有良好的稳定性和重复利用性。
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