基于氯氧化铋和钼酸铋光催化剂的可控制备及性能研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianyibian
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半导体光催化已经发展成为当今最具科学前景的方向之一。引入外来元素掺杂或构建异质结是常见调控光催化剂能带结构的方法。氯氧化铋(BiOCl)作为铋基半导体的重要组成部分,其奇特的电子排布结构、电子迁移效率高、有效质量少与各向异性高等特点而被广泛关注。本文利用多种方法对BiOCl进行改性处理以提高其光催化性能。  利用水热法制备了C-BiOCl光催化剂。X射线衍射(XRD)结构表明样品为四方晶相的BiOCl;随着C掺杂量的增加,样品衍射峰位向大角度偏移;拉曼散射谱表明C掺杂引起氯氧化铋成键变化;扫描电子显微镜(SEM)表征了掺杂物含量与氯氧化铋形貌、尺寸的关系;X射线光电子谱(XPS)表明了样品元素的表面态;紫外可见漫反射、禁带宽度表明掺杂后样品的吸收边红移,禁带宽度减小;通过降解有机染料甲基橙(MO)讨论 C掺杂含量与光催化效果的关系。实验表明C掺杂后样品具有更高的光催化活性,其原因是C掺杂引起受主能级掺杂,自由空穴数量增加所致。  利用蚀刻法合成BiOCl异质结材料。XRD表明样品的晶型结构,透射电镜(TEM)与扫描电镜(SEM)表明样品的晶格条纹与形貌;紫外可见漫反射表明:蚀刻法合成的异质结样品跃迁方式可能发生变化;在可见光下降解罗丹明B则考察异质结与光催化性能的关系;BiOCl异质结比纯相物质显示出更高光催化活性;机理分析表明异质结构能有效的转移光生载流子。  Cl-掺杂钼酸铋的方法是先利用水热法合成出 Bi2MoO6,后对其进行腐蚀。XRD测试发现衍射峰均向小角度方向移动;XPS说明酸腐后样品的结构发生变化;紫外可见漫反射(DRS)、表面光电压(SPV)表明样品的吸收边发生红移,陡峭的带边说明样品的跃迁方式是直接跃迁;降解罗丹明B的测试考察蚀刻时长对光催化效果的影响。结果表明,样品光催化活性随蚀刻时间增长而提高;机理分析说明Cl-掺杂引入了施主能级,致使导带自由电子数增多。
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