【摘 要】
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光催化技术因高安全性、实用性、低成本及无二次污染等特性被认为是解决环境问题和能源危机最有效的途径之一。BiOBr作为一种新型光催化剂,是具有独特层间结构的间接半导体,这种结构有利于光生载流子的传输及降低电子-空穴复合率。同时,BiOBr禁带宽度约为2.7 eV,这就使得BiOBr能够充分利用太阳光中40%的可见光。尽管BiOBr作为光催化剂具有良好的可见光响应特性,但其仍受限于较低的表面积和不理想
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光催化技术因高安全性、实用性、低成本及无二次污染等特性被认为是解决环境问题和能源危机最有效的途径之一。BiOBr作为一种新型光催化剂,是具有独特层间结构的间接半导体,这种结构有利于光生载流子的传输及降低电子-空穴复合率。同时,BiOBr禁带宽度约为2.7 eV,这就使得BiOBr能够充分利用太阳光中40%的可见光。尽管BiOBr作为光催化剂具有良好的可见光响应特性,但其仍受限于较低的表面积和不理想的载流子分离效率。本文利用简单的溶剂热法,使二维BiOBr纳米片生长在一维SiC晶须(SiCw)上获得二元混合结构。这种结构使BiOBr堆积的纳米片分散,暴露更多的光催化反应位点。本文主要研究内容如下:1.SiCw/BiOBr复合物的制备及表征:通过控制溶剂热温度调控碳化硅晶须表面BiOBr的负载量。详细地对SiCw/BiOBr进行了物相结构、形貌结构、元素分析、光谱响应、界面阻抗、能带结构及瞬态光电流的表征测试。结果表明SiCw/BiOBr的构建不仅增加表面积以提供更多的活性位点,而且还加强光致载流子的分离,从而有利于提高光催化性能。2.SiCw/BiOBr复合物的光催化性能及反应机理:以可见光降解染料罗丹明B(RhB)和盐酸四环素为探针反应研究SiCw/BiOBr复合物的光催化性能。当溶剂热温度为160℃时,SiCw/BiOBr复合物具有最高的光催化性能,可见光照射15 min后降解了97%的RhB(10 mg/L,100 mL),可见光照60 min消除了60%的盐酸四环素(10 mg/L,100mL)。此外,复合催化剂循环使用5次后仍显示出优异的光催化稳定性,说明该催化剂具有良好的稳定性。通过电子顺磁自旋共振和捕获剂实验,确定在光催化降解RhB的过程中,空穴是主要的活性基团;在光催化降解盐酸四环素过程中,羟基是主要的活性基团。
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