一种超薄六边形BiO2-x片晶光催化剂及其制备方法

时间:2020-12-18 14:20点击:

光催化有机物降解作为一种绿色技术,可以有效地净化环境污染物如工业废水、空气中甲醛、甲苯以及氨气等,具有广阔的应用前景,引起了研究者的广泛关注。在过去的几十年中,传统的光催化剂如TiO2ZnO等得到了快速的发展,但是这些材料只有在紫外光下才能响应。迄今为止,报道了诸多催化剂仅能在紫外或者可见光下响应,而占太阳能50%以上的近红外光却无法利用。在对半导体光催化材料的研究中,铋系半导体光催化材料因具有独特的电子结构,优良的光吸收能力和较高的光催化性能,从而得到广泛的研究。

本课题组本发明了一种超薄六边形BiO2-x片晶光催化剂的制备方法,采用简单的一步水热过程,将三价态的铋进行氧化,制备了富有氧缺陷的可近红外响应的BiO2-x超薄纳米片材料。与块体材料相比,这种超薄片状材料不仅包含大量不饱和配位的表面原子,暴露更多的活性位点,而且超薄的2D结构极大缩短了光生载流子在材料中的传输距离,有效地抑制了光生电子-空穴对的复合。此外,BiO2-x材料中,大量表面氧缺陷可以作为光生电子的捕获陷阱,促进光生载流子的分离。在对硝基酚、罗丹明B作为目标降解物的光催化净化实验中,BiO2-x光催化剂实现了紫外、可见以及近红外光的全光谱响应,表现出了优异的光催化降解性能,为全光谱响应光催化剂提供了一条可行性方案。

 

超薄六边形BiO2-x纳米片的X射线粉末衍射XRD图谱

超薄六边形BiO2-x纳米片的透射电镜TEM照片

 

超薄六边形BiO2-x纳米片降解水中有机污染物实验性能图

1制备的超薄六边形BiO2-x纳米片的X射线粉末衍射XRD图谱中的衍射峰归属于BiO2-x的衍射峰。图2为制备的超薄六边形BiO2-x纳米片的透射电镜TEM照片,可以看出制备的BiO2-x为六边形片晶结构。所制备的超薄六边形BiO2-x纳米片在近红外光辐照下的降解水中有机污染物对硝基酚、罗丹明B实验性能图如图3所示,可以看出制备的BiO2-x材料,在光催化降解对硝基酚、罗丹明B实验中,可以有效的利用近红外光,实现了近红外能量的利用。

                       

高星  马业菲

         

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