氯氧铋基光催化材料的合成、表征与催化性能研究

发布时间：2019-11-29 15:12

【摘要】：氯氧铋(BiOCl)半导体材料因具有独特的层状结构、良好的物理化学性质和优良的光化学稳定性引起科研工作者的广泛关注和研究。然而,BiOCl光催化剂的禁带宽度较宽,对太阳能利用率低,故实际应用受到了一定的限制。因此,拓宽BiOCl光催化剂的可见光响应范围、提高其可见光催化性能是BiOCl能够广泛应用的必经之路。本论文以BiOCl为基体,通过调控晶面、构建异质结和脱卤手段来提高BiOCl的可见光催化性能,并探讨了催化机理,详细内容如下。通过简单的水热法合成了暴露(001)晶面的BiOCl,并通过改变溶剂水的量调控晶面的暴露量。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外漫反射(UV-Vis)光谱等检测手段对样品的微观结构进行了表征。结果表明,随着溶剂量的增加BiOCl纳米片厚度逐渐变薄,且(001)晶面的暴露量增加。以罗丹明B(RhB)和环丙沙星(CIP)做为目标降解物测试催化剂的催化性能,发现随着BiOCl(00l)晶面暴露量的增加样品的降解速率加快,主要原因在于(001)晶面的暴露有利于光生电子空穴的有效分离。以BiOCl为前驱体,采用简单的焙烧法构建了 Bi_(24)O_(31)Cl_(10)/BiOCl异质结。通过XRD、TEM、UV-vis、比表面积(BET)、X-射线光电子能谱(XPS)等检测手段对样品的化学组成和微观形貌进行了表征。结果表明,随着焙烧温度的增加,BiOCl样品由花状微球结构变为分散片状Bi_(24)O_(31)Cl_(10)0。所合成的Bi_(24)O_(31)Cl_(10)/BiOCl异质结在可见光下对苯甲醇转化苯甲醛表现出良好的转化率和选择性,其转化率和选择性分别为40.3%和99%。异质结的原位构建能够产生更大的界面接触面积,有利于光生载流子的快速分离,从而促使光催化性能的提高。通过调节pH值利用水热法在不同表面活性剂的参与下,合成了具有不定计量比的氯氧铋Bi12O17Cl2。利用XRD、SEM、UV-Vis等测试手段对样品的微观结构进行了表征,结果表明表面活性剂的添加不仅可以增大样品的比表面积,同时对样品的形貌和禁带宽度起到一定的调控作用。以罗丹明B(RhB)和邻氯苯酚溶液为降解模型评估催化剂的光催化性能,结果表明添加表面活性剂的Bi12O17Cl2其催化性能明显优于未添加表面活性剂的样品,可能与添加表面活性剂的样品其比表面积大和活性位点多有关。
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36

【参考文献】