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在环境污染越来越严重的今天,利用光催化技术来治理污染问题引起了世界各国的广泛关注。具备催化活性高、性能稳定安全无毒、能充分利用太阳能等性能的光催化剂的制备与应用,已成为专家们的研究热点。Bi系光催化材料具有独特的能带结构,催化活性高,部分Bi系光催化剂能利用可见光等特点,在光催化领域展现出了很好的应用前景。本文设计并制备了 Bi2O2CO3/α-Bi2O3和MnOx/BiPO4两种Bi系光催化异质结,以期获得活性更高的光催化材料。本论文的主要研究内容如下:(1)以Bi(NO3)3·5H2O为原料,乙二胺和水的混合溶液为溶剂,采用一步溶剂热法首次制备了 n-p型Bi2O2CO3/α-Bi2O3异质结微米管。采用XRD、SEM、TEM、HRTEM、IR等表征手段研究了胺水比(Ven:Vwater)对α-Bi2O3微米管和Bi2O2CO3/α-Bi203异质结的物相结构和形貌的影响。通过在可见光照射下(λ>410 nm)降解MB,评估了 Bi2O2CO3/α-Bi2O3异质结微米管的光催化活性。探讨了Bi2O2CO3/α-Bi2O3异质结形成机理、微米管生长机理和光催化活性增强机制。结果表明:Ven:Vwater的比值对样品的物相组成和形貌均有影响。当溶剂热反应温度为140℃时,胺水比为2:6时,可获得Bi2O2CO3摩尔百分比为6.1%的Bi2O2CO3/α-Bi2O3的异质结微米管。Bi2O2CO3纳米粒子牢固附着在α-Bi2O3微米管表面,形成具有有效界面的n-p型异质结。通过XRD、SEM、TEM、IR的测试结果分析可知,Bi2O3微米管是由片状α-Bi203自组装形成的,而Bi2O2CO3/α-Bi203异质结则是通过在α-Bi203微米管表面原位碳酸盐化形成的。与α-Bi203微米管相比,当Bi2O2CO3摩尔百分比为6.1%时,Bi2O2CO3/α-Bi2O3的异质结微米管具有更高的光催化活性,这是由于Bi2O2CO3和α-Bi203的能带结构相匹配时,光生电子空穴对将通过异质结分别有效地迁移到这两种半导体表面进行氧化还原反应,从而提高了量子效率。但当Bi2O2CO3的大量存在时,会较大范围覆盖α-Bi2O3表面,减少了 α-Bi2O3对可见光的吸收和降解MB的反应活性位,破坏微米管结构和异质结界面,降低α-Bi203的光催化活性。(2)以Na3PO4·12H2O、Bi(NO3)3 5H2O为原料,CTAB为结构导向剂,采用水热法制备了棒状BiPO4基体,再以MnSO4·H2O为原料,通过光沉积将MnOx纳米颗粒负载于棒状BiPO4基体表面形成MnOx/BiPO4异质结材料。采用XRD、SEM、TEM、XPS、FL和UV-vis等手段对所制备的样品进行分析。通过在紫外光照射下降解MB,评估了 MnOx/BiPO4异质结光催化剂的光催化活性,并讨论了其光催化机理。结果表明,当Mn/Bi原子比控制在0.08时,MnOx纳米颗粒非常牢固地负载在棒状BiPO4表面,形成具有良好界面的MnOx/BiPO4异质结。在紫外光照射下样品光降解MB有机污染物时,Mn/Bi原子比为0.05和0.08的MnOx/BiPO4异质结表现出比纯相BiPO4更高的光催化活性。这是由于MnOx是一种产生空穴型助催化剂,将MnOx与BiPO4复合形成异质结,有效地促进了光生载流子的分离,提高了其光催化活性。另外,MnOx的复合可以提高样品对波长为300-420纳米范围的光的吸收,这也有利于提高光催化活性。