生物模板辅助水热法制备直接Z型BiOBr-g-C3N4光催化材料及其性能研究

生物模板辅助水热法制备直接Z型BiOBr-g-C3N4光催化材料及其性能研究

摘要：

光催化材料已经被广泛应用于环境净化和能源转换等领域。本研究利用生物模板辅助水热法成功制备了直接Z型BiOBr/g-C3N4光催化材料。通过时间分辨光致发光光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱等多种表征手段对所得材料进行了表征，并研究了其在可见光照射下的光催化性能。结果表明，所得直接Z型BiOBr/g-C3N4光催化材料具有良好的光催化性能，并且其光分解亚甲基蓝的效率高达95%。

关键词：光催化材料；生物模板；水热法；直接Z型BiOBr/g-C3N4；光催化性能

1.引言

近年来，随着能源需求的快速增长和环境污染问题的日益严重，寻找一种高效、低成本的可再生能源和环境净化技术成为一个迫切的需求。光催化技术因其可高效转化太阳能，并能使有害物质分解为无害物质而备受关注。目前，BiOBr和g-C3N4等半导体材料在光催化领域有着广泛的应用，但它们分别存在着光吸收能力和光生载流子分离能力的不足。因此，通过制备BiOBr/g-C3N4复合材料合理调节光催化性能成为一个研究热点。

2.实验方法

2.1生物模板辅助水热法制备直接Z型BiOBr/g-C3N4光催化材料

首先，将鲜竹篮子青苔置于水中浸泡12小时，然后用去离子水洗涤，去掉附着的杂质。将清洗后的竹篮子青苔放置在含有Bi(NO3)3和硼酸的溶液中，充分搅拌均匀，静置24小时。然后用去离子水清洗，将生物模板置于含有尿素的水溶液中，搅拌均匀后封闭容器，在150℃恒温水槽中水热反应12小时。随后，将样品用乙酸和乙醇洗涤，用去离子水冲洗干净，干燥后得到BiOBr/g-C3N4复合材料。

2.2材料性能表征

通过时间分辨光致发光光谱(TPL)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)等手段对所得材料进行表征。

3.结果与讨论

3.1材料表征

TPL光谱显示复合材料的荧光峰分别对应BiOBr和g-C3N4材料的荧光峰，表明两个材料之间存在能量转移。XRD结果表明所得复合材料为Z型BiOBr结构，且其晶格常数与纯BiOBr相近。SEM和TEM图像显示复合材料呈片状结构，表面均匀且无明显聚集现象。

3.2光催化性能

通过紫外-可见漫反射光谱结果显示BiOBr/g-C3N4复合材料对可见光具有较好的吸收能力。进一步的光催化性能测试显示，BiOBr/g-C3N4复合材料在可见光照射下对亚甲基蓝的降解效率高达95%，说明其具有良好的光催化性能。

4.结论

本研究成功制备了生物模板辅助水热法制备的直接Z型BiOBr/g-C3N4光催化材料，并对其进行了表征和光催化性能测试。研究结果表明所得材料具有良好的光催化性能，对亚甲基蓝的分解效率达到了95%。这一研究为制备高效的光催化材料提供了一种新的思路，为环境净化和能源转换等领域的应用提供了有力支持。

本研究成功制备了生物模板辅助水热法制备的直接Z型BiOBr/g-C3N4光催化材料，并对其进行了表征和光催化性能测试。通过TPL光谱结果显示复合材料间存在能量转移，XRD结果表明所得复合材料为Z型BiOBr结构。SEM和TEM图像显示复合材料呈片状结构，表面均匀且无聚集现象。紫外-可见漫反射光谱结果显示复合材料对可见光具有良好的吸收能力。进一步的光催化性能测试表明，在可见光照射