金屬離子摻雜納米晶氧化鉍薄膜制備及其光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體Bi2O3的禁帶能為2.8eV左右,能吸收較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光輻射，是一種理想的半導(dǎo)體光催化劑。Bi2O3薄膜在光催化氧化處理有機(jī)廢水時(shí)，克服了粉體難分離回收的缺點(diǎn)，提高了其重復(fù)使用率。本文采用溶膠-凝膠法制備納米晶Bi2O3薄膜，通過(guò)金屬離子摻雜提高其吸收光譜與太陽(yáng)光譜的匹配性，從而得到高光催化活性的納米晶Bi2O3薄膜。
　　研究了前驅(qū)體硝酸鉍、有機(jī)助劑、退火溫度和金屬離子摻雜等對(duì)納米晶Bi2O3薄膜性能的影響。結(jié)果表明，金屬離

2、子摻雜后Bi2O3薄膜的光催化性能顯著提高。紫外光下，15min的摻雜Cu2+和Fe3+的Bi2O3薄膜羅丹明B降解率達(dá)到98％，Co2+摻雜Bi2O3薄膜羅丹明B降解率達(dá)到97%。
　　采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)和紫外可見吸收光譜(UV-Vis)等測(cè)試手段，對(duì)摻雜前后Bi2O3薄膜的晶型、晶粒大小、表面粗糙度及吸收光譜進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，所得納米晶Bi2O3薄膜以四方相的β-Bi2O

3、3為主晶相，并含有少量單斜相的α-Bi2O3。Cu2+和Fe3+的摻雜，使得摻雜后Bi2O3薄膜的禁帶能降低、UV-Vis吸收光譜強(qiáng)度增加，因而提高了Bi2O3薄膜的光催化活性。Co2+的摻雜，一方面使得Bi2O3薄膜表面粗糙度增加，Bi2O3晶粒細(xì)化，另一方面使得Bi2O3禁帶能下降、UV-Vis吸收光譜強(qiáng)度增加，從而提高了Bi2O3薄膜的光催化活性。
　　通過(guò)光催化降解試驗(yàn)對(duì)羅丹明B初始濃度和光催化降解速率進(jìn)行測(cè)定和分析，探討