三维花状Bi_(2)WO_(6)/BiOBr异质结的制备及对多种染料的降解性能

摘要

利用水热法以十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂以及溴源,成功地制备了三维花状Bi_(2)WO_(6)/BiOBr异质结。通过X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外可见漫反射光谱、光电流、Nyquist曲线和电子顺磁共振分别对样品的结构、形貌、组成和光电化学性能进行了表征。结果表明,20~30 nm的BiOBr纳米粒子均匀地附着在Bi_(2)WO_(6)薄片上形成三维花状结构。Bi_(2)WO_(6)/BiOBr与纯Bi_(2)WO_(6)相比,扩展了可见光的响应范围,且提高了催化剂光生电子与空穴的分离效率。光降解实验表明w_(DDAB)/w_(CTAB)=2.6时Bi_(2)WO_(6)/BiOBr的光催化性能最优。在300 W氙灯(波长>420 nm)可见光照射下,其在降解罗丹明B中表现出最高的反应速率常数(0.0997 min^(-1)),分别约为Bi_(2)WO_(6)(0.0376 min^(-1))和BT‑4(0.0523 min^(-1),w_(DDAB)/w_(CTAB)=3.9)的2.7倍和1.9倍,且6个循环后活性依然没有明显衰减。Bi_(2)WO_(6)/BiOBr异质结还可以无选择性地降解其他类型的有机染料,如亚甲基蓝、孔雀石绿和甲基橙。最后,基于活性物种捕获实验和Mulliken原子电负性理论计算结果,提出了Bi_(2)WO_(6)/BiOBr异质结的光降解机理。