鉍自摻雜Bi2MO6(M=W,Mo)制備及其可見光催化降解有機(jī)污染物的研究.pdf

1、光催化技術(shù)在治理環(huán)境和解決能源危機(jī)方面表現(xiàn)出了獨(dú)特的潛在應(yīng)用價(jià)值，特別是在降解乃至礦化有機(jī)污染物方面極具吸引力。然而光催化技術(shù)的應(yīng)用受制于光催化劑的低效率。因此，提高光催化材料光催化效率是該技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵?，F(xiàn)有的改性技術(shù)主要是離子摻雜，貴金屬的沉積和與其他半導(dǎo)體形成復(fù)合物。而這些方法中都引入了外來元素，這也會(huì)帶來一些其他問題（例如體系的穩(wěn)定性）。為了避免外來元素?fù)诫s帶來的負(fù)面影響，我們選取了自身具有優(yōu)良可見光光催化性能的Bi2WO6和B

2、i2MoO6，采用金屬元素的自摻雜對(duì)其改性，以提高它們的可見光光催化性能，為今后設(shè)計(jì)新型高效的光催化劑提供了新思路。
　　首先，我們研究了Bi自摻雜對(duì)Bi2WO6的改性。通過密度泛函理論計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)自摻雜Bi原子取代W原子后Bi2+xWO6價(jià)帶的能級(jí)增多，這理論上有利于電子的激發(fā);同時(shí)，Bi原子取代W原子后，Bi2+xWO6中電荷的重新分配，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)電場(chǎng)的變化，從而增強(qiáng)電子空穴對(duì)的分離和傳導(dǎo)并提高其可見光光催化活性。接下來，我

3、們采用水熱法通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物硝酸鉍和鎢酸鈉的比例合成了一系列不同鉍/鎢原子比的Bi2+xWO6(x=0，0.05，0.1，0.15，0.2)。可見光光催化降解五氯酚鈉的結(jié)果表明Bi自摻雜可以有效地提高Bi2WO6的光催化活性。而光電流和阻抗測(cè)試結(jié)果證明Bi自摻雜有利于Bi2+xWO6的光生電子遷移。因此，我們認(rèn)為Bi自摻雜能提高Bi2+xWO6光生電子遷移速率，進(jìn)而加速光生電子-空穴對(duì)分離，光生電子遷移到表面后很容易和分子氧或者其它物種反

4、應(yīng)，給鎢酸鉍留下更多光生空穴，從而增強(qiáng)其降解五氯酚鈉效果。
　　接著，我們研究了Bi2MoO6光催化劑的自摻雜。雖然Bi2MoO6與Bi2WO6結(jié)構(gòu)極相似，但電子排布不同，因而Bi自摻雜時(shí)會(huì)表現(xiàn)出不同的結(jié)果。我們采用水熱法合成了Bi自摻雜的Bi2+xMoO6。DRS測(cè)試表明Bi自摻雜能拓寬Bi2MoO6的可見光吸收范圍。而莫特-肖特基測(cè)試及可見光下降解NBT的實(shí)驗(yàn)證明鉍自摻雜能使Bi2MoO6的導(dǎo)帶上移，產(chǎn)生更多的超氧負(fù)離子參與降