Bi0Bi2O2CO3N-TiO2复合材料的制备及其光催化性能.pdf

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

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。TiOz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「02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，「02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。止匕外，非金属

N掺杂同样是改性TiOz的重要方法，其可以扩宽Ti02光响应范围，使Ti02具有

可见光催化活性。同时，钿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Ti02纳米带与锌系半导体量子点结合，构建多组

分异质结构，不仅增强Ti02的光吸收范围，而且解决了光化剂中光生电子和

空穴分离效率低、复合率高等缺点，提高材料的可见光化性能。

摘要：利用TiOz纳米带作为基底，乙二胺作为还原剂及氮源，采用溶剂热

法合成光化复合材料BF/BizChCCWN-TiCh。通过XRD、SEM、TEM等对化剂

的结构进行了表征。结果显示，直径为L2~2.1nm的单质祕(Bi°)和碳酸氧钮

(Bi202co3)的复合量子点均匀生长在一维TiCh纳米带(TiChNB)表面。在可

见光照射下，相比于TiChNB(降解率30.95%),Bi/Bi202co3/N-TQ2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,0H是材料参与光化降解罗丹明B的主要活性物质。

结论

通过溶剂热法成功地制备出光化复合材料Bi°/BiOCO3/N-TiO2o通过系列

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表征证实，直径为1.2-2.1nm的Bi。和Bi2O2CO3的复合量子点均匀生长在双晶相

Ti02纳米带表面。BQ/Bi2O2CO3/N-TiO2具有■比TQ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化性能，在3h内达到降解率95.02%o出

色的光化性能归因于三组分的成功结合及Ti02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。

BF/Bi202co3/N-TQ2在可见光照射下降解罗丹明B的寿命实验中，表现出良好的

稳定性。本文为提高可见光照射下Ti02的光化活性提供了一种新思路。

图文导读

图1TiO和Bi°/BiOCO/N-TiOflJXRD谱图

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