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半导体光催化技术是一种环境友好技术,它既能在温和条件下应用于环境领域——利用光能降解有机和无机污染物,又可应用于能源领域——将低密度的太阳能转化为高密度的洁净能源,因而在解决环境污染和能源匮乏问题方面展现出巨大的应用潜力.最近,一种新型Bi基光催化剂,Bi OIO3,表现出优异的紫外光催化性能.它由层状[Bi2O2]2+和[IO3]-组装而成,带隙为3.1 e V左右.然而,其较大的带隙限制了其对太阳光的利用.近年来,多种方法如金属掺杂、非金属掺杂、半导体复合、光敏化改性和加氢处理被用来提高半导体的光催化效率.其中,以Ag/AgX(X=Cl,I和Br)作为助催化剂可提高体系的可见光吸收和载流子的分离能力,从而增强光催化性能.基于此,我们设计并合成了一种新型的三元光催化剂.首先采用水热法合成了Bi OIO3纳米片,然后在室温条件下原位引进Ag/Ag Cl,制备了Ag/Ag Cl/Bi OIO3三元异质结构.与Ag/Ag Cl和纯的Bi OIO3相比,该三元Ag/Ag Cl/Bi OIO3复合物光催化剂对NO表现出优异的可见光光催化去除性能.本文采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描式电子显微镜(SEM)、电化学测试(光电流和阻抗谱)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等表征手段研究了Ag/Ag Cl/Bi OIO3光催化性能增强的机制.SEM结果表明,制备的Ag/Ag Cl/Bi OIO3三元复合物为纳米颗粒和纳米片形貌,Ag/AgC l的引入对Bi OIO3形貌影响不大.XRD和XPS测试结果表明,与纯的Bi OIO3相比,随着Ag/AgC l的加入,复合物的峰位置发生了明显位移,表明Ag,AgC l和Bi OIO3三组分间存在强的相互作用.光电流响应图谱表明,随着Ag/Ag Cl的加入,Ag/Ag Cl/Bi OIO3的光电流强度明显增强,同时阻抗谱的圆弧直径明显减小,表明电子和空穴的分离能力增强.UV-Vis图谱中,Bi OIO3在可见光区几乎没有吸收,而三元复合物表现出明显的可见光吸收,且随着Ag/AgC l量的增加,复合物的可见光吸收增强,该吸收归结于复合物中Ag的表面等离子体吸收.结合之前报道的光催化剂体系如Ag/Ag Cl和Ag/Ag Cl/Ti O2,我们提出了Ag/Ag Cl/Bi OIO3复合物光催化剂性能增强的机制.在可见光照射下,Ag0因其表面等离子体吸收而产生电子空穴对.由于功函数不同,Ag和Bi OIO3之间形成肖特基势垒.电子从Ag0表面转移到Bi OIO3的导带上,Bi OIO3导带上电子的电势不足以把O2氧化成·O-2,但电子能以多电子的形式与O2和H+生成水.同时,Ag0表面的空穴能将AgC l表面的Cl-氧化成Cl0.光照诱导AgC l表面的部分Ag+离子被还原,所以AgC l粒子的表面带负电荷.Cl0是活性自由基,能够氧化去除NO,反应之后自身被还原成Cl-.由此可见,在三元复合光催化剂中,Ag0在可见光照射下因其表面等离子体效应产生电子空穴对,随后Bi OIO3有效地分离了光生载流子,使得复合材料能有效地利用光生电子和空穴.故三元Ag/Ag Cl/Bi OIO3复合物光催化剂增强的光催化性能可归结于Ag的表面等离子体吸收和Bi OIO3的载流子分离能力.该结果有助于设计和制备具有优异的光催化性能的Bi OIO3基材料.