【摘 要】
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卤氧化铋BiOX因其良好的光电学性质,强氧化能力,低毒性和低成本等优点,成为光催化领域非常有潜力的一类半导体材料。近年来,以其为中心的新型光催化剂的开发也成为研究热点。然而,单独使用卤氧化铋时,仍存在光生电子-空穴对复合率高、迁移速率慢和可见光利用率低等缺点,从而限制了其在光催化方面的应用。为了进一步提高BiOX的光催化性能,本文主要通过三种策略来对卤氧化铋进行改性,即调节不同溶剂、制备二元半导体
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卤氧化铋BiOX因其良好的光电学性质,强氧化能力,低毒性和低成本等优点,成为光催化领域非常有潜力的一类半导体材料。近年来,以其为中心的新型光催化剂的开发也成为研究热点。然而,单独使用卤氧化铋时,仍存在光生电子-空穴对复合率高、迁移速率慢和可见光利用率低等缺点,从而限制了其在光催化方面的应用。为了进一步提高BiOX的光催化性能,本文主要通过三种策略来对卤氧化铋进行改性,即调节不同溶剂、制备二元半导体异质结以及金属Ag纳米颗粒的负载。具体的研究如下:1、通过简便易行的溶剂热法,采用不同的醇溶液作为介质合成了一系列BiOCl。研究发现:相比于其他醇溶液制备的BiOCl,甲醇溶剂合成的BOC-M在降解罗丹明B时显示出最优的光催化活性。其一级光催化降解反应速率常数为7.83 h-1,可在可见光光照40min内几乎完全降解罗丹明B溶液（25.0 mg/L）。催化剂光催化活性增强主要归因于其光吸收能力的增强、电荷传输阻力的减小促使其光生电子-空穴对的有效分离。2、通过一步溶剂热法,以甘露醇为溶剂,PVP为表面活性剂合成了BiOCl/BiOI二元异质结光催化剂。研究发现:相比于纯相的BiOCl和BiOI,BiOCl/BiOI异质结在降解罗丹明B、甲基橙等染料及抗生素环丙沙星溶液时光催化活性有很大的提升。其中在适宜条件下合成的BiOCl/BiOI-2的光催化降解Rh B、MO、CIP溶液的速率常数分别为8.02 h-1、4.08 h-1、0.81 h-1。实验结果表明BiOCl/BiOI光催化剂具有广谱性,适用于降解多种类型的染料和抗生素等有机污染物。BiOCl/BiOI异质结光催化活性增加主要归因于形成异质结构后,有利于促进光生电子—空穴对的有效分离,提升光生载流子的传输速率。3、通过两步溶剂热法,利用光照还原法将金属Ag纳米颗粒负载BiOCl/BiOI-2上合成了Ag-BiOCl/BiOI-2多元异质结。并通过降解罗丹明B、甲基橙等染料及环丙沙星溶液对催化剂性能进行了评价。研究发现,在体系中引入金属,能够有效地提高其光催化活性,其中6%Ag-BiOCl/BiOI-2最优的显示出光催化活性。实验结果表明Ag-BiOCl/BiOI-2光催化体系具有广谱性,适用于多种不同类型的有机污染物的降解,如染料和抗生素等。其光催化活性增强机制主要是因为多元异质结有利于抑制光生电子—空穴对的复合,且引入金属Ag的表面等离子体共振效应增强了对光的吸收能力。
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