【摘 要】
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在众多半导体光催化剂中,Bi4O5Br2因其优异的可见光吸收能力和独特的电子结构而受到研究者的关注,但纯Bi4O5Br2因带隙较窄而导致较高的光生载流子复合率及较低的光催化活性。为促进Bi4O5Br2中光生载流子分离效率,本文分别采用原位沉积法和溶剂热法复合宽带隙半导体材料（AgI和BiOCl）对Bi4O5Br2进行改性,旨在提高Bi4O5Br2的光催化性能。主要研究内容如下:采用聚乙烯吡咯烷酮（
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在众多半导体光催化剂中,Bi4O5Br2因其优异的可见光吸收能力和独特的电子结构而受到研究者的关注,但纯Bi4O5Br2因带隙较窄而导致较高的光生载流子复合率及较低的光催化活性。为促进Bi4O5Br2中光生载流子分离效率,本文分别采用原位沉积法和溶剂热法复合宽带隙半导体材料（AgI和BiOCl）对Bi4O5Br2进行改性,旨在提高Bi4O5Br2的光催化性能。主要研究内容如下:采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）辅助水热法合成了P-Bi4O5Br2光催化剂,并在此基础上通过原位沉积法制备了P-Bi4O5Br2/AgI 2D/0D异质结。采用XRD、SEM、BET、UV-vis DRS和电化学测试等手段对光催化剂进行表征。通过在模拟太阳光照射下降解罗丹明B（Rh B）来评估样品的光催化效率,P-Bi4O5Br2/AgI-50（其中AgI的质量分数为50%）在500 W氙灯照射90 min时可降解98%Rh B,其拟一级反应速率常数为0.04265 min-1,分别是Bi4O5Br2、P-Bi4O5Br2和AgI的17.1倍、2.16倍和2.94倍。P-Bi4O5Br2/AgI的光催化活性增强归因于其更好的可见光捕获能力,更大的比表面积和更强的光生载流子分离效率。自由基捕获实验证实·O2-和h+是降解Rh B的主要活性物种。基于捕获实验和莫特-肖特基实验提出了P-Bi4O5Br2/AgIⅡ型异质结光催化机理。此外,循环实验和反应前后催化剂的XRD对比表明,P-Bi4O5Br2/AgI复合光催化剂具有较好的光催化稳定性和结构稳定性。采用溶剂热法制备一系列不同质量比的2D/2D型Bi4O5Br2/BiOCl（简写为BC）复合光催化剂。通过XRD、SEM、UV-vis DRS、BET、PL、光电流和电阻抗分析对催化剂的结构与物化性质进行分析。对所制备的光催化剂进行Rh B光催化降解性能评价。结果表明,在所有样品中BC-3（Bi4O5Br2与BiOCl的质量比为1:1）的光催化性能最佳,在60 min内降解99%的Rh B,其拟一级反应速率常数为0.06813 min-1,分别是单纯Bi4O5Br2和BiOCl的37倍和3倍。BC的光催化活性增强归因于其更大的比表面积和更高的光生载流子分离效率。分析了光催化剂在不同剂量和不同阴离子存在下BC-3对Rh B的光催化降解影响。自由基捕获实验结果表明,·O2-和h+是降解Rh B的主要活性物种。基于捕获实验和莫特-肖特基实验提出了Bi4O5Br2/BiOClⅡ型异质结机理。此外所制备的Bi4O5Br2/BiOCl复合光催化剂具有较强的光催化活性和光催化稳定性。
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