【摘 要】
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自1972年日本学者发现TiO2在光照下可实现水的光解之后,在各国科学家的共同努力之下光催化技术已在众多领域取得了发展,特别是在光催化降解污染物,光催化分解水制氢以及二氧
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自1972年日本学者发现TiO2在光照下可实现水的光解之后,在各国科学家的共同努力之下光催化技术已在众多领域取得了发展,特别是在光催化降解污染物,光催化分解水制氢以及二氧化碳还原等领域。铋基光催化剂因其无毒,催化活性高而得到广泛的关注,铋酸钠(NaBiO3)作为众多光催化剂中的一种,以其独特的层状结构、较低的带隙引起了人们的广泛兴趣,但是单一的NaBiO3在可见光下因其载流子的快速复合严重影响了其降解效率,因而进一步改善其光催化活性非常重要。论文以NaBiO3为原料,采用原位分解法制备了α-Bi2O3/NaBiO3和δ-Bi2O3/NaBiO3复合物;另外,采用水热法制备了空心管状BiO2光催化剂,并详细探讨了他们在可见光下对不同染料的光催化降解和吸附性能,结果表明,与NaBiO3相比,所制备光催化剂的光催化性能都得到明显改善。具体内容如下:(1)在HAc水溶液中,NaBiO3部分分解制备了Bi2O3/NaBiO3复合物,通过改变HAc的量可以使Bi2O3的相结构得以转变。当HAc量为20μL,室温搅拌20 min时,可得到α-Bi2O3/NaBiO3复合物。当酸量增加时,复合物中α-Bi2O3的含量逐渐减少,δ-Bi2O3含量开始增加。当HAc量增加到15 mL时得到了δ-Bi2O3/NaBiO3,其他条件下为α-Bi2O3/δ-Bi2O3/NaBiO3组分。其中α-Bi2O3/NaBiO3具有最好的光催化性能,在可见光照射下于120 min内可降解掉98%的甲基橙(MO),这是由于复合物之间形成了具有紧密接触界面和能级匹配的异质结结构,可以使电子空穴快速的转移。另外,由于δ-Bi2O3/NaBiO3具有更大的比表面积以及表面带有更多的正电荷,所以δ-Bi2O3/NaBiO3复合物对MO等阴离子染料具有较高的吸附能力。(2)除了广泛研究的含Bi3+或Bi5+的铋基氧化物光催化剂外,铋元素中间价态的氧化物如Bi2O4和Bi4O7等,因其具有对氧化还原敏感的结构,可成为具有潜力的光催化剂。本文采用水热法合成了由纳米薄片组装而成的具有独特形貌的一维管状BiO2,在可见光照射下对MO等染料具有高效的光催化降解活性,并且催化剂稳定性适中。管状BiO2良好的光催化性能主要归因于其对可见光的广泛响应,以及一维有序管状结构可以高效传输和分离光生电子和空穴,从而提高其光催化性能。
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