高可見光活性tiobioi的制備及其光催化性能

1、高可見光活性TiO2BiOI的制備及其光催化性能黃鳳萍1，2，崔夢(mèng)麗1，2，郭宇煜1，2，辛萌1，2，劉博學(xué)1，2，周鑫敏1，2，丁力3(1.陜西科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，陜西西安710021；2.陜西省輕化工助劑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710021；3.咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院，陜西咸陽712000）摘要：以鈦酸丁酯、亞氨基二乙醇、碘化鉀和五水合硝酸鉍為原料，通過溶劑熱法將TiO2均勻地負(fù)載到BiOI花狀微球上，制備了TiO2BiOI復(fù)合光催化劑

2、。通過XRD、FTIR、XPS、SEM、TEM和UVvisNIR對(duì)樣品進(jìn)行了表征。以甲基橙為目標(biāo)降解物，測(cè)定了TiO2BiOI復(fù)合光催化劑在可見光下的光催化性能。結(jié)果表明，納米TiO2的加入為復(fù)合光催化劑比表面積的增加作出了貢獻(xiàn)，TiO2與BiOI之間形成的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)光生電子和空穴分離，從而達(dá)到提高復(fù)合光催化劑光催化性能的目的。n(Ti)n(Bi)=0.4的TiO2BiOI復(fù)合光催化劑表現(xiàn)出最佳的光催化降解性能，可見光（λ420

3、nm）照射60min，其對(duì)甲基橙的降解率達(dá)到95%，遠(yuǎn)高于純的TiO2和BiOI光催化劑。關(guān)鍵詞：溶劑熱法；二氧化鈦；碘氧化鉍；可見光中圖分類號(hào)：O643.32文獻(xiàn)標(biāo)志碼：APreparationPhotocatalyticPerfmanceofTiO2BiOIPhotocatalystwithHighVisibleLightActivityHUANGFengping12CUIMengli12GUOYuyu12XINMeng12LIUB

4、oxue12ZHOUXinmin12DingLi3(1.CollegeofChemistryChemicalEngineeringShaanxiUniversityofScience2.ShaanxiKeyLabatyofChemicalAdditivesfIndustryXian710021ShaanxiChina3.XianyangResearchtitaniumdioxidebismuthoxyiodidevisiblelight

5、Foundationitem:“13thFiveYear”ofNationalKeyResearchDevelopmentPlanofChina(2016YFC0700904)鹵氧化鉍（BiOX，X=Cl、Br、I）是一類新型p型半導(dǎo)體（空穴導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體）光催化劑，[Bi2O2]2與鹵素離子X交叉排列成層狀結(jié)構(gòu)，其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)之間可以產(chǎn)生強(qiáng)的內(nèi)電場(chǎng)作用，有助于光生電子空穴分離，提高光催化劑的光催化性能[12]。隨著X相對(duì)分子質(zhì)量的

6、增大，BiOX光催化劑的光吸收能力隨之增大，C0為吸附脫附平衡時(shí)TOC的濃度（mgL）；Ct為吸附經(jīng)過t時(shí)的TOC濃度（mgL）。2結(jié)果與討論2.1表征TiO2BiOI光催化劑的XRD譜圖見圖1。由圖1可知，各樣品均有較強(qiáng)的衍射峰，表明結(jié)晶度良好。在2θ=29.7、31.9、45.8、55.4處均出現(xiàn)了四方晶相BiOI的特征衍射峰[2]。隨著TiBi物質(zhì)的量比逐漸增大，銳鈦礦晶相TiO2在2θ=25.4處的特征衍射峰逐漸增強(qiáng)。在XRD圖

7、中沒有其他雜質(zhì)峰出現(xiàn)，說明樣品純度較高。另外，隨著TiBi物質(zhì)的量比的增加，BiOI和TiO2的吸收峰強(qiáng)度均逐漸增強(qiáng)。此外，在TiBi物質(zhì)的量比較小時(shí)，幾乎觀察不到TiO2的銳鈦礦相，可能是少量的TiO2被BiOI納米片覆蓋所致。10203040506070???2??(?)?TiO2??TB100TB80TB60TB40TB20TB0?BiOI圖1不同物質(zhì)量比的TiO2BiOIXRD圖Fig.1XRDpatternsofsamples

8、TB40的XPS圖見圖2。圖2a在結(jié)合能為618.5和628.9eV處出現(xiàn)的峰分別歸屬于BiOI中的I3d52和I3d32；O1s譜圖（圖2b）可以擬合為兩個(gè)峰，529.5和527.7eV處的峰分別歸屬于TiO2中的Ti—O和BiOI中的B—O；162.3(Bi4f72)和157.1eV(Bi4f52)處的峰分別歸屬于BiOI中Bi4f52和Bi4f72（圖2c），表明異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中Bi的形式為Bi3；在462.8和456.5eV處出現(xiàn)的

9、峰都?xì)w屬于TiO2中的TiO（圖2d）。由此可知，樣品組成為BiOI和TiO2。630625620615I3d52Intensitya.u.BindingEnergyeVI3d32I3da532530528526Intensitya.u.BindingEnergyeVO1sb166164162160158156Bi4fBi4f72Intensitya.u.BindingEnergyeVBi4f52c4684664644624604584

10、56Ti2pTi2p32Intensitya.u.BindingEnergyeVTi2p12d圖2TB40的XPS圖aI3dbO1scBi4fdTi2pFig.2XPSspectraofTB40sampleaI3dbO1scBi4fdTi2p由圖3a的SEM可知，樣品微觀形貌為花狀微球。由圖3b看到，BiOI的花狀微球結(jié)構(gòu)并未發(fā)生變化，花狀微球表面負(fù)載有小顆粒。由TB40的TEM照片（圖3c）可以看到，樣品具有完整的球狀結(jié)構(gòu)。TB40的