復(fù)合光催化劑的制備、表征及其光催化性能

1、Ag/BiOX(X=CI,Br,I)復(fù)合光催化劑的制備、表征及其光催化性能1引w半導(dǎo)體JtflU化X化技術(shù)H有撫柞詢?cè)畱?zhàn)豪!i；1-1H.'11.L；.Ii.:/'|li泠卻彌誡引起廠捉走卄打/|齊坤TH怩城化抑中,iio.fi*-種光催化視受nr肯廠泛的童規(guī)，因?yàn)樗吆胃呋瘜W(xué)福性.強(qiáng)執(zhí)化施力同時(shí)II脊無(wú)瘵朋住光和化子務(wù)廣的慢幢卜'的烏聴足性的優(yōu)點(diǎn).怛HO；M點(diǎn)是它的度底寵(3.2fV)rff蟹曲卻Dnm以外光才產(chǎn)寶址空電產(chǎn)廳遷.因沖尢陽(yáng)光屮犠外純只持應(yīng)田冕籠的2M-3M,t40%U.I：的能卅如中欄可出比減，隔此衛(wèi)0附水陽(yáng)光的利用率程抵.曲魅目前c繪采哦riN苒匕上

2、*一',:TiOU缺飆比貞說(shuō)仝TOL&堆im和非金M的樣叔謖性，褊小Tim的帯蹴宣麼】足夠改進(jìn)的HOi"JE尤卜們沾FI吐是比牧嵐.啡十尬I業(yè)規(guī)橫匕宴現(xiàn)樓用用見(jiàn)光進(jìn)疔環(huán)陵趾理第方面的垂用一蜒料由BQX(X=C1PBttI)是另一類層壯酷構(gòu)的T導(dǎo)休比介輸，以前廣泛用丁帙電材無(wú)和竄料第工業(yè).近期搭類勒域的化m陡引越rnst魯?shù)腏Q注嚴(yán))Ehnv'ftBiDIf'JflftF<*料t£m(Mo)ilfi很vrrjjtft-比降獰活n；Lin導(dǎo)、砸報(bào)遺j'W過(guò)BiOClfuBiOIM念反:訛備的BiO.Cl的雄外止降解MOffiiS性比

3、WttBh晶覺(jué)的TKX還豪扁.研究還發(fā)現(xiàn)班01咒鰐化活樓與其律JE酣枸，如晶相*粒子大小*帶去有著槪曲密切的關(guān)皐'>外.TU'；"皿idS積金加Ft呵U較A耶巴倉(cāng)握'；HjOT光龍化隱解報(bào)料腋怦檢II的處蘋.炭金屬沉別甑提囪光工業(yè)f)和窣汽(hj甘離啟率的卓豊逢用，恒按金屬氓積彥善光廉劑活性的敖果與決上也打種農(nóng)上恵和I：導(dǎo)仕朋卿J.<1<,'.k'"J.4t'J+K£加Sun”*“報(bào)追,祀商業(yè)化的TiO(D<0u>a円習(xí)沉積金展Pt盒降低苴光催比降的戲力;|：Eitiac*'.?

4、'JUiPt/TiO'.CO；:化兇選樣Fl.LTiO.,TO.ILn-livtll：Pt/7iO'.-.乍Zifiiiit優(yōu)學(xué)沉砂洞帛rAcSiOX(X=C1.BeI)帝列蹩令光龍化捌，芍雅f沉耕不員含的ACc3iOX聶列化件鞫的比吸收性能.光生電子和玄化的V>&比荊化MMSfcft椎II的環(huán)2實(shí)驗(yàn)部分2.1偉化刊的制番引鬲BiOf保垃1氐I)憐血口,SmlBKHOJi*5H0(AR,'Ji)|i1鬥<l.UD；Tf卅洌了inLJ：fli'i|Yj(AR,匕轉(zhuǎn)國(guó)袴集團(tuán))中.財(cái)倉(cāng)血辭總.同時(shí)用ldiuL擊離J-水洱帖0.Q1molN*

5、C1(AR,I:邯國(guó)藥求團(tuán))和OWmdCHCOON<(AR.I月"I旳址Ml)ti門B;耳酒.左強(qiáng)楂力攪捋速倒人E潯酒，魅JG軸煙用進(jìn)力攪搏器攪掉12K過(guò)池、洗澤.T110XMi：|-Tf!；j-ljBiOClBuOBxHlBiOIA備匕汛與EiDCl的相同.tiwAfTBiOX(1=0.Brfw為Ac的質(zhì)5t甘數(shù))S：舍光催比捌大的1事的BiOX(K-C1t氐1)和叢-ii"gHO保許出成人的4口譏陶母厚瓶爍加4niLifI!?協(xié)助啊離出卜'化川臥七何化川W'序?yàn)椋河没獗葻鬝U-365Mr0I怡后堆疔踐右舟踐.捋用去kr3況riiioX下龍于入希同

6、Acs的flHtmna%irAc/BiOXX=C1,Btl).樣品中A«兀養(yǎng)號(hào)續(xù)金就E11PW2434噩玄射歧爺光分折仗£苛蘭氏I眄應(yīng)也洲疋一2.i情化刊的歳征fIII1!.:.Z-ill'I(I'JA!丄|'英出QuilttMlttflins處刊的NOVA400Q屮iI動(dòng)輸理上進(jìn)忙檸樣品ri：350-C卜脫52h際、嘆N對(duì)吸附質(zhì)77KiniaIt隸面枳由BET#«ii.樣胡的X射建粉末fittt(XRD)竹析dMinifluXHtfMtttBMVl掃描范圍lD*-BOf.n»LH；30kV,n電流15mA,入射光為CxiK(4=

7、0.151ran).JljXL30空扌I描電f顯糧tft(SEM)(荷豈0利浦)觀察樣品整體形郭很irj化存價(jià)h利用Quantum2000VXW線光電H世ift(XPSX荷二飛利)品的縈外rJWXUV-Vb)吸收光諸在UV-2550歟日木島津)紫外可見(jiàn)分丸七度汁上獲仏以BaSO.做參照使用Spex500M(WSp«公訶)交兒(PL)比說(shuō)儀6來(lái)細(xì)卜河運(yùn)H乩光垃發(fā)此吐測(cè)H時(shí)，樣品用超聲分敬于無(wú)水乙醉中.2.3依化剖的評(píng)價(jià)光借化反應(yīng)在自制的光借化反應(yīng)器中進(jìn)行反LU120W比縱置于仃英套管內(nèi)套管中間興層放置光滾液長(zhǎng)過(guò)謔液(過(guò)H液細(xì)成為05mol-LCuSO.,0.002mol-LKCxO“0

8、.5inol-LHC1H-J水常液)淀公波K小J420mn(H汝長(zhǎng)人J(SSOnmtrj光源.外層通循壞水冷卻把005理化劑分笊A120mL的O.CEsL的酸性棉11*1<0聲分敬制成慫戸液.光黑館最浮液在黒睛卜憾力ttlf40min以達(dá)劉染斛與II化制表面的理»附半衡,反應(yīng)過(guò)丹中上浮液用戲力攪枠并用16耳水冷卻，使懸浮液保"22Xh6.(比照的時(shí)間卜(樣1-2mL.鬲速夷心分空S,陀去面的催化劑魏"I.UV-253D型紫外nJ見(jiàn)分光光度計(jì)A4S4nm處泗尼上層滴液的卜式計(jì)伴酸性«HI的降WA11|JD=(Z-i()/Ax100%.1(中4和4分別

9、為染料初鮒和降解后的吸光度.3結(jié)果與討論3.1催化劑衷征結(jié)果3/MXRD分析圖1為得樣品的XRD«.我I給出復(fù)合樣品的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和根據(jù)xfir射鏡鱗棗法計(jì)算的;IfJTIJ粒尺J計(jì)W時(shí)，選訛；$樣品的(012)MihiftSdwner公式:Z>0.8Wco)il口門品的屮均晶；JD,式中”為待怯苗財(cái)峰半峰覽“為入貯波K(0154ran),為衍射角.從圖1町以看嘰對(duì)J1.a.4-1L一1-MA.“id咚_丄-BO1,aJ4%A«WOO.1L4%A»<Bj06ra11一a2/0(91棒品的XRDiSFi;lXRDpxttemsciflitswtplesB

10、iOCl樣品,在衍射角20為10.76*.21.69*.24.9&3143、319T39.QCT、4609*、50.46*和56.92*處出現(xiàn)很強(qiáng)的fil射峰這空蜂的位W對(duì)應(yīng)r-四方品系BiOCl的(001).(002).(001).(012).(110).(112).(020).(014)W(212)的品面特耶訶射峰(JCPDSNo.73-2060),$間群為P4/wzw2(129).BiOBrff品對(duì)應(yīng)訂射峰的位1!和BiOCl朗鳳対數(shù)據(jù)犀中JCPDSNo.73-2061,衣明BiOBr同樣為四方晶系.空間Iff為P4Aiwm(129).對(duì)尸BiOI樣品，在X為9.6T.29&am

11、p;31.77*.45,50*.51.33*和55.2S處的衍射峰對(duì)應(yīng)J四方晶系BiOI(fj(001).(012).(110).(014).(114)W(122)的品向轉(zhuǎn)彷忻射峰(JCPDSNo.73-2062),空間群為P4/wm<129).fy4%Ag/BiOX(X=C1,BrJ)復(fù)介樣A中均的特ttfif射峰，這匸要抱山于根的濃度牧低或沉枳的ttt處F高分散狀ffiTXRD旳檢測(cè)限和對(duì)丁純BiO&4%Ag/BiOX的轉(zhuǎn)V衍射峰沒(méi)有明顯變化，只是暹度略仃降低，這可IBiOX和沉積鍛粒子的和互作用所致從衣1可以看|J,4%Ag/BiOCk4%Ag/BiOBx和4%Ae/BiO

12、I的半均晶W粒徑分別為和19.75nm,為納米級(jí)催化劑！三個(gè)樣品T均品槍槍冷和播朵樣品施本一數(shù)結(jié)果圖2為逐合樣品的SEM!«片.山圖2(a)M備的4%Ag/BiOCl樣品山大小均勻的!盤狀島槍tl*1修品的品體結(jié)輸嫂陽(yáng)和平絢品粒尺扌Table1CiystilstructuredatemdfninnzeoffliesmplesTCPDXNCxyt<l<tretvmlAfticeDg*JBk/10B%Ac/BiOCl73-2060fvfMpud038903S90.737滬”林從a29)40J24%Ac/BiOBx73-20(1039203920.S1034.794%/iC/B

13、iOI73-2000398039$0.91219750Q2輕品的$EMW片F(xiàn)<2SETdoftlietwvfljf%(<)4%Af/BiOC1;(¥)4%AffBOBc(c)KK</BiCXL成，H粒尺J在0.2urn枉右從圖2(b)-InJ以f、合成的4%AC/BiOBr樣品是曲大At分散均勻的片狀顧粒俎成片狀額粒Z間再聚集成像花一樣的更人眾狀戡!24%Ac/BiOI樣品形貌和4%AC/B1OB1的影規(guī)羌不奴的山片狀顧粒組成SEM測(cè)試結(jié)果UUKBiOX和Ag/BiOX的形塩雄本妝沉積A&沒(méi)俗引血BQX形竦的變化.UVVis結(jié)果用紫外可見(jiàn)沒(méi)反射吸收光諾分析沉

14、積銀對(duì)BiOX(X-CIBi;I)樣品的光吸收件能的輒結(jié)果JIH3L從ffl3(a)njML.BiOCl門吸收邊為370nmY右，在可«.光區(qū)V木沒(méi)何吸收沉SHR后.Ag/BiOCl的吸收邊向氏渡方向移a/j.II6500nmPf|近出現(xiàn)吸收峰，該吸收峰殛沉積Ag含債的增加而變強(qiáng)峰山樣品衣面沉機(jī)的A納米粒/的衣何等離f體共撮吸收贈(zèng)I起.2從圖3(b)nJMUBiOBi.收城為440am左右.在甫見(jiàn)jfcIS具有一主的吸收能力.可樣A.的沉積ttBiOBr的吸收也向氏渡方向卩、并且亦500nmPft近也岀現(xiàn)了吸收峰從圖3(c)nJHl9BiOI的吸收邊為690nm-4.右，處A對(duì)児比區(qū)

15、I#W(H沉枳銀卻便樣品吸收邊向如波方向移動(dòng)，且MM的41*1#衣11：i爭(zhēng)A體共按吸收變?nèi)?可能和銀的衣聞分布狀念a7,其原因有掙進(jìn)步研.®Ag/BiOI時(shí)光的I仍處ftnJW.光區(qū).樣APLt*分析光致發(fā)光(PL)譜通常被用來(lái)檢韻t導(dǎo)體中的比生電r(e)和空穴(h)的復(fù)介情況室溫卜備樣品的光致發(fā)光諾如圖4所赤從圖4nJ以fl肚BiOCl(370和470nm；H現(xiàn)發(fā)射峰,BiOBr4和535nm出現(xiàn)f四個(gè)發(fā)射峰,BiOIA3S5.449和537nm出現(xiàn)r:個(gè)發(fā)射峰【1前還MW關(guān)它們發(fā)先I、獻(xiàn)報(bào)41其還是與光空電子挪空穴(h)的復(fù)合有關(guān)從圖4(a)nJ以看銀的存&明MHKBi

16、OCl兩個(gè)發(fā)射崢I(yè),H.W含債為2%時(shí)引起發(fā)射時(shí)強(qiáng)度卜降皿人圖恥)農(nóng)明，很的存在同樣不同程度地降低BiOBiPU個(gè)如“皿J發(fā)比強(qiáng)度圖4(c)龍圖，十沉枳質(zhì)ft分?jǐn)?shù)為1%-2%的銀,使B1OI63S5.449W537mn處的.個(gè)發(fā)射崢廉木消失半導(dǎo)體的黃光發(fā)射崢一股山光生電f和空:A：的復(fù)合引&因比山光致發(fā)光說(shuō)的結(jié)果可以推測(cè)愎明晝押MBiOX的光生電子和空穴的復(fù)合從向何利于光傑化活性的提応.沉枳荒Ag化學(xué)價(jià)態(tài)分析用X制線光電子能誥(XPS)分析BiOXI:沉枳AC的化學(xué)價(jià)態(tài)圖5為BiOXIAc3/的高分辨光電ci&3<003沉WWWKOX(X=aBl；1)11品的汰外可見(jiàn)；！

17、反射吸牧光譜的&耐Fi3Efiectsofflitdtverdqpcatiojim.flieUV-VisdifiusertfectancespectraoffiieBiOX(X=C1,BxI)smfla陽(yáng)4沉ffljh-BiOX(X=aBi;DU品FLU的影筑Fir4Efie<tsofdiedverdaontunenChePLijectndtheBiOX(X=dBi;Dsvrwles3643«63703723743?6BkxjinQenergy/eVB5Ag3d高分辨X財(cái)線光電子徒瑞F<5&0ireselltianXFSspectncfAf3d3643&#

18、171;63703723743?6BkxjinQenergy/eVB5Ag3d高分辨X財(cái)線光電子徒瑞F<5&0ireselltianXFSspectncfAf3dn二X9wa£fMB町以BiOXAg3rfHIA&3NI介能的位遺基本郴風(fēng)分別為36S.1374.2eV.這兩個(gè)結(jié)作能的位置也明A.的化學(xué)價(jià)態(tài)為0價(jià)，農(nóng)明AC上J令念.*從圖中還nJ以(1JllB1OX<)AC的光化學(xué)沉積夠響不大，三擰利用光化學(xué)沉積的A<都處于金JW態(tài).3.2光催化性能測(cè)試和機(jī)理分析光催化性能測(cè)試沉積很對(duì)BK)XaCl»Br,D樣品的比催化活tl的形響足ifl過(guò)可

19、丸光照射卜降解水溶液中染斛酸ftfinI評(píng)價(jià)的.空1丨；、：峻表明在役何傑化劑的條件下集斡酸啊松口仁；分說(shuō)明這種染斛見(jiàn)定的，直按光分解可以忽略圖6顯加r在不剛化劑flF.IWMII在可見(jiàn)光HUH卜濃度肪時(shí)間的變此怙此1引6心)町.BiociLUL"/fj光傑化降解施力.這是兇為BiOC1對(duì)可見(jiàn)光沒(méi)仃吸MJ1.怔的沉枳仲酣件桁II的降解竦來(lái)迅邃嫌加銀的；2%時(shí)，傑化劑的nftK.Ae/BiOCl對(duì)對(duì)見(jiàn)XJI右定吸收能幾'傑化劑話性買KX«H.從圖6(b)對(duì)以看曲純BiOBt対染MA有一宦的光化降"鏡力，因?yàn)锽10B1-H有可見(jiàn)光tttt|BiOBr沉積一定金

20、的1R時(shí),BiOBr対Iftft粧II的降解速率同樣樹到1B速?gòu)呢?dāng)tU的沉枳fit為比照時(shí)何為30nun時(shí)，IftftWII的降解率可以達(dá)劉100%.從圖6(C)nJ以8岀.純B1OIMM*酊見(jiàn)光區(qū)具有很強(qiáng)的吸收能力，但對(duì)染料的降解能力并不這E能是山FBiOI的IMF棗度較來(lái).氯化能力較弱但沉積一定At的A.IH,BiOI燉染料的光催化降"也得較大程験損樂(lè)前面分析反明，皿然沉枳Ac使BiOI的吸«發(fā)生猛移，OA"BiOI金對(duì)丸光X仍Jlfj牧張的吸收能力.此外，A列.|便BiOI的禁帶増強(qiáng)fB9I的壯化能力使其光催化能力增強(qiáng).為料降解的h*準(zhǔn)ln(C/Q=ir(

21、C時(shí)M為D和時(shí)的SI濃鷗*是一級(jí)連半I勵(lì)求解%r/mm030eo90120150W2Wf/min圖6沉積根対Bu>x(x=o,a,D光筆化用鱗岐傳穆n活性彫iFif<EfiectscffiiedverdqpoatioYienthephotocadwilycfBiOX(X=Cl,曲r)inlep*adali«YieftheaddcrwreUQs£VmhBOI oyuciEtftcttcfthedhwdcpodiiQJicji0iekineticsciadlermftIIova*BiOX(X=ClBi;D*2俗化列的光塔化用第叢竹欖H-級(jí)反應(yīng)速?«<

22、5TJde2Thefirrt-criermetunratecotstmtseffteindegrnlMinidicMcr>i<eU*41X10KA/xun人如inXaiapleAmmBOC10.9<0.006BOBx099OJOlBid0.970.00305KkfH!nCl0«000405%kffBDBi09<007097000(%Ac>B£DCl0.960.009l%ArBiOBx0P7014l%ArQ5CI0.96o.oos:%Ar/BOCl09$0.0702%ArBiOBx097OJOS2%AQQI09f0.0104%Af>BCCl

23、0.950.008%XrBiC®x099OJ06%AQQI0.960.001催化降解逮率常數(shù).圖7為圖6中數(shù)據(jù)的一勿力學(xué)回歸分析.從圖7中回歸分析獲紂的速率常數(shù)列于駛2中可以看到該反應(yīng)的-級(jí)反應(yīng)速率模醴禹有較好的相關(guān)系數(shù)XND95)從刪8可以看嘰對(duì)JBiOC»當(dāng)沉枳愎的戍債分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，催化降ff半常數(shù)JK=>0.070mm;<JJBiOBr,1%A/BiOBt的速車簾救(0.14mm)人約足BiOBMj連率骨ft00.01min?的14(ff;<jBiOI,2%A6/BiOI的降解反應(yīng)述半常救域大，為0.010nunl.碾促進(jìn)光假化機(jī)理對(duì)典型樣品沉枳根麻

24、進(jìn)行N物理吸附的測(cè)試結(jié)果?<嘰BiOCl.BiOBr和BQ的比?<面枳分別為14J2W10m-g;沉枳兩«分?jǐn)?shù)為2%的ttiJnU比淺面積分別鼻低亍ll、lSHi7m訂但比表Sf.的減小并未引JM化活性的降低，兇此光催化活性的握咸上CJtihF沉積鍛對(duì)倍化劑的光吸收和光生電斤空穴的分離起促進(jìn)作用所歌其廩因可歸為懐辱育子體山I光催化和w*ar>ti電子!分離效半我們捉出愎所起的促進(jìn)光借化機(jī)丹圖如BB8所示.方血在可見(jiàn)光照射卜，山J7fAgXBiOa(X=C1.BmI)存(ftScliottky勢(shì)金和ill此嚴(yán)J電場(chǎng)，樣品中的A.在表面子體共撮效應(yīng)F產(chǎn)生光域發(fā)的電f很#入到Biox(Z-C)