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环境污染人类亟待解决的一大问题。染料是常见的一种污染物,研究可见光光催化剂来降解有机污染物对解决环境问题具有十分重要的意义。铋基光催化材料表现出较好的光催化性能,因此铋基材料成为了目前光催化方向研究的热点之一。本论文旨在进一步提高铋基材料的光催化性能,具体内容如下: 1.以Bi(NO3)3·5H2O和D-果糖为原料,以乙二醇为溶剂,利用溶剂热法首次合成出了由量子尺寸的金属铋粒子组装成的破壳状金属铋纳米空心球。由于纳米金属铋的比表面积较低,这影响了它们的吸附性能和光催化活性能,为了解决这个问题,把破壳状金属铋纳米空心球放在盐酸溶液中刻蚀得到量子尺寸的BiOCl和Bi2O2.33的聚合物。用XRD,SEM,TEM,EDX,FTIR和BET对刻蚀材料进行了表征,结果表明刻蚀后的破壳状金属铋纳米空心球具有较大的比表面积,这导致了其显著的吸附活性。此外,吸附是光催化降解过程中关键的一步,由于其具有较高的吸附量,刻蚀材料对于有机污染物的降解表现出显著的光催化活性。 2.采用水热法,以AgNO3和H2C2O4·2H2O为原料,通过一步反应合成出了Ag/Bi2O2CO3纳米片,反应过程中生成的Ag2C2O4对于得到Ag起着十分重要的作用,并且同时对形成Bi2O2CO3提供了C源和O源。在合成过程中,探讨了不同的反应条件,所制备的样品用XRD,SEM和TEM进行了表征。结果表明最佳的实验条件是在碱性条件下,保持温度为180℃反应16h。此外,以罗丹明B作为目标污染物,研究了在紫外-可见光照射下样品的光催化活性。Ag/Bi2O2CO3复合物的光催化活性高于纯Bi2O2CO3的光催化活性。光催化活性的提高是由于有效的电子-空穴对的分离率和金属Ag的表面等离子体效应。在所制备的Ag/Bi2O2CO3纳米片中,在碱性条件下,180℃反应16h所得到的样品表现出最显著的光催化活性。光催化机理也同样进行了研究。光致发光光谱进一步证明了Ag/Bi2O2CO3样品中的Ag纳米粒子有效地提高了电子-空穴的分离,使得光催化活性提高。 3.作为一种稳定的Zr基金属有机框架,Zr6(OH)4(C8H6O4)6(UiO-66)可用作基底来提高光催化活性。通过两步合成的制备方法,BiVO4纳米粒子高分散原位生长在UiO-66的表面,研究了其在可见光照射下对罗丹明B的降解效果。结果表明,当UiO-66@BiVO4复合物中Bi∶ Zr的摩尔比为1∶1时得到最佳的复合材料并表现出最好的光催化活性。此外,研究了UiO-66@BiVO4复合物降解RhB的光催化机理,·O2-在降解过程中起主要作用,UiO-66表面上的-OH和-COOH基团上的孤电子对可以捕获光生空穴(h+),这降低了电子和空穴的复合率。在BiVO4和UiO-66间电子-空穴对分离率的增大使得材料的光催化活性的提高。