离子刻蚀法制备具有高效催化性能的m-Bi2O4/BiOCl p-n异质结催化剂

• 作者: PoKeungWong 张振宗 汪曦 沈奕 王隽秀 白仁碧 郭永福
• 来源期刊: 催化学报
• 关键词: 四氧化二铋 光催化 甲基橙 四环素 降解机理
• 年，卷（期）: 2018,（11）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 1792-1803,中插51-中插53
• 页数: 13页
• 字数: 1329字
• 语种: 中文
• DOI: 10.1016/S1872-2067(18)63142-0

摘要

光催化技术作为一种绿色的环境修复方法而备受关注,它直接利用太阳光作为能源,可有效地降解有机污染物.铋系化合物具有化学稳定性强、抑制光腐蚀、无毒和来源广泛等优点,被认为是一种环境友好的光催化剂,广泛用于降解染料、苯酚和其他有机污染物.BiOCl具有独特的内部结构,可形成内电场促进电子和空穴的移动,抑制其复合.但是BiOCl本身带隙能过大,只能被紫外光激发,对光的利用率较低,限制了其在环境治理中的应用.近两年来发现,m-Bi2O4带隙能小,可吸收大波长的可见光,催化性能好.为充分发挥m-Bi2O4的优异性质,改善BiOCl的性能,本文将BiOCl与m-Bi2O4复合制得新型催化剂,降低催化剂的带隙能,增强对光的吸收,提高量子效率,促进光生载流子的分离,抑制电子-空穴复合,从而提高催化剂性能,加速降解反应进程.本文通过离子刻蚀法制备具有p-n异质结的m-Bi2O4/BiOCl复合催化剂,通过调节HCl的加入量制得不同比例的催化剂,并考察了其在可见光下催化降解MO(甲基橙)的性能.结果表明,m-Bi2O4/BiOCl复合催化剂在可见光下表现出优异的光催化降解MO和四环素的性能,反应10内min可降解95％的MO,反应150 min内四环素的降解率为85.5％;该复合催化剂对MO和四环素的光降解效率分别是纯BiOCl的52.3和4.9倍.活性自由基捕获实验表明,空穴在光催化降解过程中起最主要的作用,其次是超氧自由基,羟基自由基对降解反应也起到一定的作用.采用XRD,SEM,EDS,TEM,SAED,FT-IR,Raman,XPS,BET,UV-vis和光电流等表征方法分析了催化剂的结构、形貌、化学组成、元素价态、孔结构、带隙能、光学性质和载流子复合效率.结果表明,与BiOCl的斜四方体相比,m-Bi2O4/BiOCl复合催化剂呈现纳米片状结构,氯离子进入晶格的内部,颜色也由BiOCl原来的深褐色变为黄色.m-Bi2O4/BiOCl为介孔结构,比表面积为112.90 m2/g,其吸收波长红移,由紫外光扩展至可见光区域,带隙能也由3.2降低为1.87 eV,能带弯曲形成p-n异质结,提高了电子-空穴的转移效率,抑制其复合;m-Bi2O4/BiOCl的光电流密度高于m-Bi2O4和BiOCl,电子-空穴的分离效率更高,因而其催化性能更优越.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	郭永福	苏州科技大学分离净化材料与技术研发中心	33	279	9.0	15.0
2	王隽秀	苏州科技大学分离净化材料与技术研发中心	1	4	1.0	1.0
3	张振宗	苏州科技大学分离净化材料与技术研发中心	1	4	1.0	1.0
4	汪曦	苏州科技大学分离净化材料与技术研发中心	1	4	1.0	1.0
5	沈奕	苏州科技大学分离净化材料与技术研发中心	1	4	1.0	1.0
6	PoKeungWong	香港中文大学生命科学学院	1	4	1.0	1.0