可見光響應的鉍系光催化復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、環(huán)境污染一直是困撓人們的一大難題。而光催化技術在污水處理和空氣凈化方面的應用緩解了環(huán)境問題。一直以來，TiO2在光催化降解有害物質(zhì)中發(fā)揮重要作用，但其本身的結構缺陷也限制了它的使用。如，只能在紫外光下進行光催化，且禁帶寬度較大等。近年來，科學家研制了大量的新型未摻雜的單相復合金屬氧化物光催化劑，例如，BiVO4、CaBi2O4、BiOBr等，均在可見光范圍顯示出一定的光催化能力，但是這些新材料的光催化活性非常有限。這些催化劑比表面積較小

2、，激發(fā)的電子和空穴對的遷移距離較長，體相復合機率增加，而復合是損耗能量的，這就導致了較低的光催化活性。利用二元或多元組分構筑復合光催化材料是提高光催化活性的重要手段之一。本文圍繞上述內(nèi)容，設計了兩種異質(zhì)結構(n-n、p-n)的光催化復合材料，通過對有機染料羅丹明B(RhB)和亞甲基藍(MB)的降解研究其光催化性能。主要開展了以下幾方面的工作:
　　1.水熱法制備片狀BiOBr和柱狀BiVO4,并通過超聲波將制備好的BiOBr和Bi

3、VO4混合均勻，形成BiOBr/BiVO4（n-n型）異質(zhì)結復合光催化材料。兩種不同半導體混合后，形成的異質(zhì)結光催化材料的禁帶寬度(2.1 eV)比單相復合金屬氧化物光催化劑BiOBr(2.88 eV)和BiVO4(2.3 eV)要窄?？梢姽庀聦hB的光催化降解實驗結果表明，在2h內(nèi)BiOBr與BiVO4的質(zhì)量比為1∶1時，降解率可達92％，高于單相BiOBr和BiVO4的降解率。顯然，BiOBr與BiVO4異質(zhì)結的協(xié)同作用可以有效的

4、提高可見光下的光催化能力。
　　2.水熱法合成BiOBr，通過煅燒的方法將Cu(NO3)3·3H2O轉(zhuǎn)化成CuO。然后機械混合均勻，制備不同質(zhì)量比的CuO/BiOBr(p-n型)異質(zhì)結復合光催化材料。將制備好的材料用于降解不同濃度的MB溶液，并研究其光催化性能。結果表明當CuO與BiOBr的質(zhì)量比為1:1時，光催化降解率最高。兩種半導體復合物的光催化活性要強于單一的催化劑。
　　以上結果表明，合理的設計n-n、p-n異質(zhì)復合