BiOCl的制备、改性及其光催化氧化性能

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氯氧化铋(BiOCl)是一种新型的光催化剂,虽有独特的层状结构和可有效分离电子与空穴,但依然存在光响应范围窄等缺点。因此本论文对 BiOCl进行修饰、改性和复合,以改善其光催化氧化性能,并得出以下结论:  本文首先采用混合溶剂热法在不同酸的调控下成功制备出四方结构的 BiOCl,进而通过紫外可见漫反射图谱(DRS)和光致发光光谱图(PL)对其光学性能进行表征,其禁带宽度值为3.07eV(BiOCl-柠檬酸)和3.13eV(BiOCl-冰醋酸、BiOCl-酒石酸、BiOCl-乳酸和 BiOCl-苹果酸)。在可见光下降解甲基橙(MO),对比发现柠檬酸调控下制备的BiOCl,其光催化氧化性能最好,降解率为26.26%。  其次,进一步对 BiOCl进行改性,采用混合溶剂热法在柠檬酸的调控下,并加入 Br-,成功制备出球状 BiOClxBr1-x(x=0,0.2,0.4,0.5,0.6,0.8,1)。通过 X射线衍射图谱(XRD)可知,BiOClxBr1-x在20-40°的衍射峰随 x的增加逐渐向高角度移动,这是因为Cl-的半径小于Br-的半径;通过DRS表征可以知道光响应范围增大,禁带宽度值减小;通过 PL表征知道发射峰的峰值介于 BiOCl和 BiOBr之间;在可见光下降解 MO,对比发现 BiOCl0.4Br0.6光催化氧化性能最好,降解率为39.66%。在此基础上,采用混合溶剂热法,在柠檬酸调控下,加入不同比例氧化石墨烯(GO)/不同还原剂还原 GO形成的还原氧化石墨烯(rGO),成功制备出BiOCl0.4Br0.6-GO和BiOCl0.4Br0.6-rGO。通过XRD看出,加入两者并没有改变光催化剂的结构;通过DRS表征可以发现光响应范围进一步增大和禁带宽度进一步减小;通过 PL表征发现发射峰的峰值进一步减小,在可见光下降解 MO,对比发现BiOCl0.4Br0.6-1%GO和 BiOCl0.4Br0.6-rGO(果糖)光催化氧化性能最好,降解率分别为65.17%和57.92%。  最后,通过加入 I-,并采用混合溶剂热法,在柠檬酸的调控下,成功制备出球状 BiOClxI1-x。通过 XRD可知,BiOClxI1-x在20-40°的衍射峰随 x的增加逐渐向高角度移动,这是因为 Cl-的半径小于 I-的半径;通过 DRS表征可以知道光响应范围增大,禁带宽度值减小;通过PL表征知道发射峰的峰值介于BiOCl和BiOI之间;在可见光下降解 MO,对比发现 BiOCl0.6I0.4光催化氧化性能最好,降解率为64.98%。在此基础上,采用混合溶剂热法,在柠檬酸调控下,加入不同比例 GO/不同还原剂还原 GO形成的 rGO,成功制备出 BiOCl0.6I0.4-GO和 BiOCl0.6I0.4-rGO。通过 XRD表征看出,加入两者并没有改变光催化剂的结构;通过 DRS表征可以知道光响应范围进一步增大和禁带宽度进一步减小;通过 PL表征知道发射峰的峰值也进一步减小,在可见光下降解 MO,对比发现 BiOCl0.6I0.4-5%GO和 BiOCl0.6I0.4-rGO(果糖)光催化氧化性能最好,降解率分别为89.33%和77.42%。  通过对 BiOCl0.4Br0.6、BiOCl0.6I0.4和 BiOCl0.6I0.4-5%GO的机理分析,可以看出空穴(h+)是降解污染物的主要活性物种。
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