Bi0Bi2O2CO3N-TiO2复合材料的制备及其光催化性能_第1页
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文档简介

水作为生命的起源，与世界经济发展以及人类生活密切关联。随着城市化进程快速发展，工业发展和人们日常生活难以避免带来了大量废水，不仅破坏了自然生态环境，并且严重危害到社会公共健康，成为急需解决的社会难题。在众多解决方案中，利用可再生能源太阳能的光催化技术由于其高催化氧化能力受到了广泛关注，被认为是解决污水污染的关键性技术。光催化技术是指光催化材料在光照下引发化学反应的技术，核心技术在于高效光催化剂的制备。TiO2作为研究最为广泛的光催化剂，具备众多优势，例如环保高效、无毒廉价、稳定性强和反应条件温和等。但其可见光下催化活性低并且光生载流子复合率高等缺点严重限制了其实际应用，因此需要进行改性提高催化活性。为了提高TiO2的可见光催化活性，科学家们作出了大量尝试，例如调控形貌，元素掺杂以及与其他材料形成异质结构等等。根据已有的报道可知，TiO2

纳米带特异的高纵横比结构使其内部光生电子和空穴可以快速迁移，并且更容易被修饰形成异质结，促进光生载流子的分离，优化光催化反应表现。此外，非金属N掺杂同样是改性TiO2的重要方法，其可以扩宽TiO2光响应范围，使TiO2具有可见光催化活性。同时，铋系半导体作为常见光催化剂，禁带宽度较窄，是制备可见光响应异质结的另一种潜能光催化材料。由于光催化剂的尺寸影响其光催化活性，具有较小尺寸的量子点能够较快的实现光生载流子迁移且可以充当电子受体。因此，将N元素掺杂后的TiO2纳米带与铋系半导体量子点结合，构建多组分异质结构，不仅增强TiO2的光吸收范围，而且解决了光催化剂中光生电子和空穴分离效率低、复合率高等缺点，提高材料的可见光催化性能。摘要：利用TiO2纳米带作为基底，乙二胺作为还原剂及氮源，采用溶剂热法合成光催化复合材料Bi0/Bi2O2CO3/N-TiO2。通过XRD、SEM、TEM等对催化剂的结构进行了表征。结果显示，直径为1.2~2.1nm的单质铋（Bi0）和碳酸氧铋（Bi2O2CO3）的复合量子点均匀生长在一维TiO2纳米带（TiO2

NBs）表面。在可见光照射下，相比于TiO2

NBs（降解率30.95%），Bi0/Bi2O2CO3/N-TiO2在3h内实现了对有机污染物罗丹明B的高效降解（降解率95.02%）。活性物质捕获实验证实，h+和•OH是材料参与光催化降解罗丹明B的主要活性物质。结论通过溶剂热法成功地制备出光催化复合材料Bi0/Bi2O2CO3/N-TiO2。通过系列表征证实，直径为1.2~2.1nm的Bi0和Bi2O2CO3的复合量子点均匀生长在双晶相TiO2纳米带表面。Bi0/Bi2O2CO3/N-TiO2具有比TiO2更大的比表面积（110.66m2/g），其对罗丹明B的降解表现出优异的光催化性能，在3h内达到降解率95.02%。出色的光催化性能归因于三组分的成功结合及TiO2中氮的成功掺杂，这使材料对于可见光的吸收增强，光生电子和空穴的传输速率更快，减少了两者的复合。Bi0/Bi2O2CO3/N-Ti

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