Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)Z型异质结的常温沉淀制备及其光催化性能研究

摘要

以Bi(NO3)3·5H2O､KI和g-C_(3)N_(4)为前驱体,采用常温沉淀法制备Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)Z型异质结复合光催化剂,表征其光吸收性能､微观形貌､光生电子-空穴的分离效率等特性,研究新型光催化剂对RhB的可见光催化降解性能,探讨其可见光催化过程活性基团种类以及作用机理.结果表明:利用沉淀法合成Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)的条件为:Bi(NO_(3))_(3)·5H_(2)O､KI和g-C_(3)N_(4)的投加量分别为4.85g､1.66g和1.61g,乙二醇的用量为50mL,反应液的pH值为12,反应搅拌速度为200r/min,反应温度为25℃.Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)异质结无杂相生成且纯度高,异质结复合发生在g-C_(3)N_(4)的(002)晶面和Bi_(5)O_(7)I的(203)晶面,但g-C_(3)N_(4)和Bi_(5)O_(7)I的化学结构未受影响.Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)呈三维纳米花瓣形貌结构,为光生电子-空穴的迁移提供了大量的接触位点.Bi_(5)O_(7)I的g-C_(3)N_(4)掺杂改性使其光催化活性显著增强,其光吸收边缘由425nm红移至462nm,Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)的能带排列结构与Z型异质结匹配,促进了光生电子-空穴的分离.其光电流密度(11.5mA/cm)约为g-C_(3)N_(4)和Bi_(5)O_(7)I对应值的2.66倍和1.47倍.Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)对罗丹明B的可见光催化降解率为93.9%,显著高于g-C_(3)N_(4)(58%)和Bi_(5)O_(7)I(49.7%)的降解效果,其光催化氧化活性主要来自羟基基团､超氧基团和光生空穴等中间态自由基.