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ZnO及BiOCl是两种研究比较广泛的半导体光催化剂,它们自身存在着光响应范围小、电子-空穴对复合率高、光腐蚀等缺陷,导致单一材料的光催化性能不理想,复合是较为常见的提升光催化性能的改性方法。本文以ZnO为载体对BiOCl进行改性,系统地研究了纯ZnO、纯BiOCl以及ZnO/BiOCl复合光催化剂的合成方法以及工艺条件,制备出了具有独特形貌和结构、比表面积较大的高性能光催化剂,并对其可见光下的降解性能进行研究,深入分析了复合改性后的ZnO/BiOCl材料的光催化性能和稳定性提高的内在机理。主要研究内容如下:(1)采用水热法制备了ZnO纳米光催化材料,结合反应机理,考察了温度、反应时间以及pH对ZnO光催化性能的影响,并对ZnO材料的晶型结构和形貌特征进行了表征。通过XRD分析结果可知,制备的ZnO材料为结晶度较高的六方纤锌矿结构,SEM图片可知,水热法制备出的ZnO光催化剂呈现均匀的绒球状结构,并且表面相互交错堆积着大量厚度约为30 nm的纳米片,为ZnO提供了较大的比表面积,N2吸附表征结果也可以证实ZnO材料比表面积较大,并且材料中存在介孔结构。在T=180℃、t=22h、pH=11条件下,ZnO具有最好的光催化性能,紫外光下对罗丹明B的降解率高达99.1%。(2)采用简单的水解法制备出了BiOCl光催化材料,从反应机理上考察了酸浓度、水解温度对合成的BiOCl光催化性能的影响,通过XRD、SEM等表征手段对纳米BiOCl的晶体结构、形貌进行分析。通过XRD分析结果可知,制备的BiOCl呈现四方晶系结构,结晶度较高,SEM结果表明,制备的BiOCl由厚度约为20-25nm的纳米片组成,呈花瓣状结构。光催化降解实验表明这种水解法制备的BiOCl光催化剂表现出了良好的可见光响应,在条件为c(CH3COOH)=0.3mol/L、T=50℃下,BiOCl光催化性能最好,达到了88.56%。(3)水解法制备了ZnO/BiOCl复合光催化剂,XRD表征结果可知复合后的峰型变尖、粒径变小,SEM图谱显示其晶型结构为表面分布有2D纳米片的花球状结构,粒径相对于纯BiOCl变小,颗粒分散性提高,有团聚现象,表面纳米片大量增多,厚度约在10-20nm之间。复合后的ZnO/BiOCl材料的光催化性能比单一ZnO、BiOCl催化剂的性能有所提高,最佳复合量为1Zn/20Bi的样品,115min内罗丹明B溶液几乎降解完全,150min内对甲基橙溶液的降解率达到88%,对苯酚溶液的降解率大约是纯相BiOCl的三倍,吸附性能研究证实复合催化剂对罗丹明B溶液的吸附作用最强,且多次循环使用后性能变化不大,具有很好的稳定性,活性物种捕获实验表明降解过程中起主导作用的是空穴。通过分析内部机理可以得知:复合ZnO后的BiOCl光催化剂性能的提高主要得益于形成了p-n异质结,使得能带结构发生变化,禁带宽度变小,促进了电子-空穴对的转移,拓宽了光响应范围,进而可见光降解效果提高。