目前,半导体光催化剂已经成为一种绿色环保可持续的新能源材料,在废水废气处理、二氧化碳还原、水解制氢、固氮及太阳能转化等方面有着远大的应用前景,因此,近年来,半导体光催化技术受到广泛的关注与研究,这主要得益于光催化技术具有氧化能力强、反应过程简单易控和能够利用可持续的太阳能资源等优势。半导体光催化氧化技术是利用具有一定能量光子的光激发半导体材料,使其吸收光能而被激发产生光生电子和空穴对,利用部分光生电子和空穴的氧化还原能力来实现光催化作用的一种方法。基于BiOBr是一种具有可见光响应能力的半导体光催化材料之一,此外,BiOBr具有双层结构、间接跃迁模式以及优良的光催化活性,因而得到广大科研工作者的关注与研究。但是,BiOBr仍存在可见光光响应能力有限、光生载流子复合率高以及光生电子和空穴的氧化还原能力弱等方面的不足。基于此,我们专门设计了以BiOBr为光催化材料主体,将具有宽光谱响应能力的碳量子点(CQDs)材料负载在其表面形成CQDs/BiOBr复合光催化剂,旨在通过CQDs的上转换发光性能提高BiOBr的可见光光响应能力、通过CQDs的光敏化作用提高BiOBr导带产生光生电子的还原能力,以及CQDs具有超强的导电子能力来提高BiOBr光生电子和空穴对的分离效率,最终达到BiOBr光催化活性提高的目的。本实验通过对水中双酚A(BPA)的降解效果考察了CQDs/BiOBr复合材料的光催化活性,相比纯BiOBr的降解活性为20%,4-CQDs/BiOBr的光催化活性明显提高,高达66%。然而,该CQDs/BiOBr复合光催化剂的光催化活性并不是很理想,仍有提高的可能性。因此,本实验还在CQDs/BiOBr二元复合光催化材料的基础上引入氟离子,形成氟离子修饰CQDs/BiOBr(CQDs/BiOBr/F)复合光催化剂,通过降解BPA和罗丹明B(RhB)发现该三元复合光催化材料的光催化活性相比二元CQDs/BiOBr(光催化活性为45%)有了很大的提升,高达70%(降解时间:24 min)。通过各项表征发现其光催化活性提高的原因是氟离子吸附在BiOBr催化剂表面,与CQDs起到双修饰的作用,使整个复合光催化剂显负电性,有利于表面吸附阳离子污染物以及拓宽BiOBr可见光光响应范围,从而有利于复合光催化材料的光催化降解活性的提升。主要内容有:1.采用温和的两步水热法合成了一种新型的CQDs/BiOBr复合光催化剂。通过对BPA的光催化降解测试,得出CQDs/BiOBr复合物在可见光照射下表现出比纯BiOBr更加优越的光催化活性,这可以归因于CQDs可以拓宽BiOBr的光谱响应。通过对单色光条件下的降解实验研究发现CQDs能够有效地拓宽BiOBr的宽光谱响应范围,其次通过CQDs的上转换荧光图谱以及单色光降解实验可以发现CQDs具有上转换发光作用;通过瞬态光电流及荧光强度的分析发现CQDs具有超强的导电子能力;最后,通过单波长条件下的捕获剂实验及ESR的表征发现CQDs同时还具有类似染料的光敏化作用,从而提高光催化降解活性。2.为了在CQDs/BiOBr复合物的基础上进一步提高其可见光光催化活性,本文通过氟离子修饰的方法,在制备CQDs/BiOBr的过程中加入适量氟化钠,制备得到了CQDs/BiOBr/F复合光催化剂,通过测定其可见光光催化降解BPA和RhB的活性发现氟离子和CQDs共修饰BiOBr可以有效地提高三元复合材料的可见光光催化活性,通过紫外-可见光吸收图谱的分析发现复合催化剂中加入氟离子更有利于拓宽其可见光波谱的吸收,从而进一步提高其可见光光催化降解活性。