CeO2/Bi2MoO6纳米复合材料的制备及其增强光催化降解性能研究

摘要

采用水热法制备了一系列不同的CeO_2/Bi_2MoO_6纳米复合材料,分别考察了pH值(2～9)和Ce/Bi摩尔比(3%～10%)等因素对其光催化性能的影响.利用X射线粉末衍射、扫描电镜、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、光致发光光谱、瞬态光电流-时间响应等一系列分析测试手段对催化剂的组成、结构、光电性能等进行表征.结果表明,当pH=6时,所制备的Bi_2MoO_6(BMO)晶体形貌为细针状,复合CeO_2后形貌为厚片状,比表面积减小、晶体颗粒增大.在实验室模拟太阳光条件下(300 W氙灯)进行光催化活性测试,分别以罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)和苯酚为模拟污染物,对复合光催化剂的光催化活性进行考察,结果表明,当CeO_2的含量为5%时呈现出最高的光催化降解活性. 5%CeO_2/BMO对RhB、MB和苯酚的光催化反应的速率常数分别为0.037 min^(-1)、0.016 min^(-1)和0.007 min^(-1),相对于纯的BMO分别提高了3.19倍、1.70倍和4.58倍.其光催化性能增强主要原因是CeO_2与Bi_2MoO_6复合后形成异质结有利于光生电子-空穴的有效分离,从而提高了活性自由基的含量.在自由基捕获实验中,超氧根离子自由基(·O^(2-))、羟基自由基(·OH)和空穴(h^+)参与了光催化降解,其影响顺序为:·O^(2-)>·OH>h^+.