鹵氧化鉍化合物的制備及其光敏化分解羅丹明B的研究.pdf

1、鹵化氧鉍近年來(lái)由于其在太陽(yáng)能利用（如多相光催化）等領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價(jià)值，從而引起人們極大的研究興趣。本論文中，我們提出一種以 NaBiO3為前驅(qū)物、借助氧化還原-水解法得到三種常規(guī)鹵氧化鉍化合物BiOX（X=Cl，Br,I）的制備工藝；在對(duì)其微結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征的基礎(chǔ)上，以羅丹明B為模型化合物，探討該BiOCl和BiOBr化合物對(duì)其羅丹明B分子的界面吸附與光敏化分解的行為與作用機(jī)理；最后通過(guò)計(jì)算不同模型化合物分子的前線分子軌道能

2、量，初步獲得其光敏化活性與模型化合物分子結(jié)構(gòu)之間的“構(gòu)-效”關(guān)系。主要的工作內(nèi)容如下：
　?。?）以 NaBiO3和鹵化氫水溶液為原料，通過(guò)氧化/還原-水解反應(yīng)制備出相應(yīng)的BiOX半導(dǎo)體化合物，通過(guò)SEM和TEM觀察可知BiOCl、BiOBr和BiOI的直徑分別約為690 nm，650nm和120nm，電子衍射結(jié)果清楚的顯示片狀的BiOX材料具有單晶結(jié)構(gòu)，且該系列晶體的片狀平面均垂直于c軸（即[001]晶向）。紫外-可見(jiàn)漫反射光譜

3、測(cè)試可得知BiOCl、BiOBr和BiOI三種半導(dǎo)體化合物的吸收閥值約在374,434和682 nm處，經(jīng)計(jì)算所制備的BiOCl、BiOBr和BiOI三種半導(dǎo)體化合物的禁帶寬度為3.19 eV，2.75eV和1.76 eV；
　?。?）以RhB為模型化合物，系統(tǒng)研究了BiOCl和BiOBr對(duì)RhB的吸附動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)以及等溫吸附行為。動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明BiOCl和BiOBr對(duì)RhB的吸附更符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。Langmuir等溫

4、吸附模型的擬合結(jié)果顯示BiOCl對(duì)RhB的單層最大吸附量（11.3μmol g-1）略小于BiOBr（13.0μmol g-1）。Zeta電位測(cè)試結(jié)果顯示BiOCl和BiOBr的等電點(diǎn)約為2.2和3.4，因而可以推測(cè)在RhB水環(huán)境下（pH約為5），表面帶有大量負(fù)電荷的BiOCl和BiOBr可能會(huì)通過(guò)靜電作用實(shí)現(xiàn)對(duì)RhB的吸附；
　?。?）在532nm脈沖激光以及不同波段的氙燈光源（λ>400 nm，λ>420 nm，λ=550±1

5、5 nm）的照射下，發(fā)現(xiàn)在BiOCl和BiOBr本身并不能被光激發(fā)的前提下，也可有效地分解RhB分子，且UV-Vis和HPLC結(jié)果均證實(shí)RhB分子脫乙基過(guò)程和Rh100分子的形成；
　　（4）通過(guò)Gaussian03計(jì)算程序中的密度泛函B3LYP和MP2方法對(duì)三種常規(guī)分子（RhB，MO和MB）的若干前線分子軌道能量進(jìn)行了計(jì)算，研究發(fā)現(xiàn) ELUMO數(shù)值越大，分子內(nèi)的光生電子則越有利于注入到半導(dǎo)體CB上，從而使得光敏化反應(yīng)過(guò)程則更為明