固载型BiOCl基复合光催化剂的制备及其性能研究

摘要

近年来，半导体光催化剂因其环境净化方面的应用价值而受到越来越多的关注。BiOCl因其独特的开放式层状结构、间接跃迁模式以及良好的化学稳定性而备受关注。然而，BiOCl因带隙较宽而不能有效利用太阳光，且粉末型BiOCl光催化剂不利于后续处理，其实际应用受到了限制。因此，为获得高效、可循环使用的光催化剂，本论文开展了固载型BiOCl光催化剂的复合改性研究，以促进其在水体污染处理的应用。具体研究内容如下： 1.以BiCl3为铋源，通过两步法在氟掺杂氧化锡导璃（FTO）基底合成固载型CdS/BiOCl复合光催化剂。利用XRD、SEM、EDS、XPS及DRS等表征手段，对其物相、形貌、化学组成及光学性能等进行表征与分析。通过调整CdS的掺入量，以研究CdS的量对固载型CdS/BiOCl复合光催化剂活性的影响。结果表明，6%CdS/BiOCl的光催化活性最高，经可见光照射2h后，对罗丹明B（RhB）的降解效率达到98%。样品的荧光光谱以及电化学性能的结果表明，对比纯相BiOCl，CdS/BiOCl能有效抑制光生电子-空穴对的复合，加快电荷的转移速率。这得益于CdS与BiOCl的能带结构匹配，能使光生电子-空穴对有效分离，从而提高光催化活性。 2.以钛酸四丁酯（Cl6H36O4Ti）为钛源，利用水热法在FTO基底上合成金红石型TiO2纳米棒阵列。当前驱液中H2O∶HCl∶Cl6H36O4Ti=30∶30∶1时，由此制备所得的TiO2纳米棒阵列具有规整的形貌及较好的光催化活性。在此基础上，利用BiCl3的浸渍水解获得固载型BiOCl/TiO2（记为BCTO）分级复合光催化剂。调控BiCl3量，以研究BiOCl在TiO2纳米棒阵列上的负载量对BCTO光催化活性的影响。结果表明，BCTO-3具有最佳光催化活性，经可见光照射3h后，对RhB的降解效率可达到99.1%，均高于纯相BiOCl（42.7%）及TiO2（44.8%）。此外，经过八次循环光催化实验后，BCTO-3对RhB的降解效率仍可以达到91.7%，体现其良好的稳定性及循环使用性。

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