BiOCl基光催化復合材料的構(gòu)建與性能研究.pdf

1、在全球能源短缺和環(huán)境污染兩大問題逐步加深的情況下，科學家們對光催化的研究逐步從基礎理論研究轉(zhuǎn)向光催化材料實際應用研究，這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵點就是構(gòu)建穩(wěn)定高效的光催化體系，其主要手段是拓寬光響應范圍、降低光生電子空穴復合率。在眾多新型光催化劑的探索中，BiOCl因其具有獨特的層狀結(jié)構(gòu)被廣泛運用于光催化的研究中。然而，BiOCl是鹵氧化鉍體系中禁帶寬度較寬(～3.4eV)的半導體，通常只對紫外光部分有響應，只能利用太陽光中少量的能量。因此，本論文

2、研究采用半導體復合和金屬沉積兩種方法對BiOCl進行改性，以擴展其光響應范圍，抑制光生載流子的復合，提升BiOCl在可見光范圍內(nèi)的光催化能力。
　　首先，采用簡單水熱法將BiVO4原位生長在BiOCl微球表面，通過調(diào)節(jié)反應液中V源的投放量，制備了不同含量的BiVO4/BiOCl復合物，通過對樣品進行XRD，SEM，XPS，UV-Vis等一系列表征，并以羅丹明B溶液為探針溶液測試了各樣品的可見光光催化性能，分析了BiVO4含量對Bi

3、VO4/BiOCl復合物晶相、形貌、光響應范圍和可見光光催化性能的影響。研究表明，BiOCl不僅起到為BiVO4的生成提供Bi源實現(xiàn)其原位生長的作用，而且能夠作為骨架形成特殊的BiVO4包裹BiOCl的微球結(jié)構(gòu);復合半導體中BiVO4的生成使復合物的光響應范圍擴展至可見光范圍內(nèi)，大幅提升了復合半導體的太陽光利用率;兩種半導體通過復合在表面形成了半導體異質(zhì)結(jié)，兩者費米能帶的調(diào)節(jié)構(gòu)成了內(nèi)建電場，抑制了光生載流子的復合，提高了量子效率;相比于

4、單一的BiOCl和單斜BiVO4，制備的BiVO4/BiOCl復合半導體光催化劑在可見光照射下對羅丹明B溶液擁有更高的光催化降解活性，其中，30％BiVO4/BiOCl擁有最高光催化降解活性，在2h內(nèi)完全降解羅丹明B溶液。
　　另一方面，利用乙二醇溶劑熱反應，在形成BiOCl微球的同時，將Bi3+還原成金屬單質(zhì)Bi，使其原位生長在BiOCl表面。通過控制溶劑熱法的反應時間，能夠調(diào)控Bi納米顆粒的尺寸和沉積量以及BiOCl的形貌，并

5、進一步考察了反應時間對Bi/BiOCl異質(zhì)結(jié)吸光特性和光催化性能的影響。研究表明，在反應時間為12h和18h時，制備的復合物中BiOCl擁有納米片組成的3D微球結(jié)構(gòu);通過乙二醇的弱還原性，成功將金屬Bi原位生長在BiOCl表面，并通過其表面等離子體共振效應加強了Bi/BiOCl復合物在可見光范圍內(nèi)光吸收能力;金屬Bi負載的BiOCl通過異質(zhì)結(jié)將載流子分離，在一定程度提高了復合物在可見光下對羅丹明B溶液的降解活性，然而，如果制備反應時間過