Bi2O2[（BO2）OH]形貌及光吸收调控提高光催化性能研究.pdf

摘要 当今世界面临着日益严重的能源短缺和环境污染问题，光催化技术作为一种 高效、清洁、环保的新型技术，在污染物处理、能源催化等领域都有着极其可观 的前景。Bi O [(BO )OH] （BiOB ）是一种层状铋系光催化材料，相比于传统光 2 2 2 催化材料，具有吸收边接近可见光区域、结构简单、易于进行性能调控等优点， 但仍存在光催化活性不够高、未改性样品不能吸收可见光等缺点。为此，本文针 对BiOB 材料进行了一系列的改性研究，以期提高其光催化性能，主要研究如下： （1）通过一步水热法制备了Bi O [(BO )OH]纳米片，之后使用十二烷基苯 2 2 2 磺酸钠（SDBS ）、柠檬酸钠（SC ）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB ）、和聚乙烯 吡咯烷酮（PVP ）等表面活性剂对其进行了形貌调控。实验结果表明，SDBS 改 性的BiOB 形貌上尺寸明显变小，同时具有最高的光催化活性，其在对模拟污染 物双酚A （BPA ）和盐酸四环素（TC ）的降解实验中，均表现出良好的降解性能， 降解速度为未改性BiOB 材料的4 倍以上。进一步对其性能提升的机理进行研究， SDBS 改性的BiOB 材料纵向尺寸明显减小，使其材料内部光生载流子迁移路径 变短，光生电荷分离效率提升，具有更强的光催化性能。 （2 ）通过在水溶液中简单搅拌的表面处理方法，在 SDBS 改性的BiOB 材 料表面进行I-离子表面修饰，通过控制I-离子的使用量，使材料颜色发生层递性 的明显变化，成为可见光吸收的光催化材料（I-BiOB ）。降解实验表明，离子表 面修饰后的 I-BiOB ，相较改性之前，性能有着明显的提高，同时对于多种不同 污染物均表现出优异的降解性能，这得益于模拟太阳光下，I-BiOB 产生的大量 的活性物种。进一步的研究表明，I-BiOB 材料的光催化性能提高不仅仅是源自 - 光吸收性能的提高，其电荷分离性能也得到了显著增强，原因是I 的表面修饰改 变了BiOB 材料的表层电荷分布，使得材料表面被极化。 关键词：光催化，Bi O [(BO )OH] ，形貌调控，表面修饰，光催化降解 2 2 2 Study on the Improvement of Photocatalytic Performance by the regulation of Morphology and Light Absorption on Bi O [(BO )OH] 2 2 2 Abstract Nowadays, the world is facing increasingly serious energy and environmental problems. As a kind of clean, efficient and environmental friendly technology, photocatalytic technology has a very considerable prospect in pollutant treatment, energy catalysis and many other fields. Bi O [(BO )OH] (BiOB) is a newly reported 2 2 2 layered Bi based photocatalysis material. Compar