【摘 要】
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Bi24O31Br10作为一种新型光催化剂,具有优异的二维层状结构、适宜的带隙能和良好的稳定性,在光催化领域引起了广泛关注。然而,由于自身较低的光生电子-空穴分离效率以及对可见光较低的利用率,使Bi24O31Br10半导体的光催化性能受到抑制。因此,本文基于对Bi24O31Br10光催化材料进行改性,采用溶剂热法和室温化学沉积法构建新型异质结复合光催化剂,利用多种表征手段研究复合光催化剂的形貌、组
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Bi24O31Br10作为一种新型光催化剂,具有优异的二维层状结构、适宜的带隙能和良好的稳定性,在光催化领域引起了广泛关注。然而,由于自身较低的光生电子-空穴分离效率以及对可见光较低的利用率,使Bi24O31Br10半导体的光催化性能受到抑制。因此,本文基于对Bi24O31Br10光催化材料进行改性,采用溶剂热法和室温化学沉积法构建新型异质结复合光催化剂,利用多种表征手段研究复合光催化剂的形貌、组成、光电化学性质;分析其光催化降解污染物的效率和循环稳定性,并探究了光催化降解活性增强的机理。本文主要研究内容如下:1、AgI/Bi24O31Br100D/2D复合光催化剂的制备及降解罗丹明B性能研究。采用溶剂热法合成Bi24O31Br10纳米片,然后通过室温化学沉积法将AgI纳米颗粒（粒径30-40 nm）负载在Bi24O31Br10纳米片,构建0D/2D复合结构。AgI质量分数为30%的二元复合材料（AB-30）表现出最高的光催化活性,在模拟阳光照射120 min后,对罗丹明B（Rh B）的降解率为97.6%,其对Rh B降解速率常数分别是Bi24O31Br10和AgI的20.7倍和2.9倍。AgI/Bi24O31Br10异质结复合材料光催化性能的提高归因于广泛的可见光捕获能力和载流子的快速转移和分离效率的协同效应。DRS分析证实了AgI的引入可以扩大AgI/Bi24O31Br10复合材料的可见光吸收。EIS、PL和光电流响应测试结果表明,AgI/Bi24O31Br10复合材料具有高效的光生载流子分离和迁移能力。基于捕获实验、DRS和莫特-肖特基实验,提出AgI/Bi24O31Br10复合物的Z型光催化降解机理。此外,循环实验和催化剂反应前后的XRD及SEM分析结果表明,AgI/Bi24O31Br10复合光催化剂具有较好的光催化稳定性和结构稳定性。2、AgI/Bi24O31Br10/RGO 0D/2D三元复合光催化剂的构建及性能研究。采用一锅溶剂热法制备Bi24O31Br10/RGO二元复合物,然后通过化学沉积法将AgI纳米颗粒负载在Bi24O31Br10/RGO纳米片,构建AgI/Bi24O31Br10/RGO 0D/2D三元复合光催化剂。结果表明,经过RGO修饰后的AgI/Bi24O31Br10二元复合光催化剂具有更大的比表面积和更高的载流子分离效率,在500 nm-800 nm之间对可见光吸收能力显著提升。以四环素（TC）和Rh B为目标降解物,对所制备的光催化剂进行性能评价。结果表明,AgI/Bi24O31Br10/RGO三元复合物能够在80 min内降解92.1%的TC,其降解速率常数为0.024 min-1,在75 min内降解97.1%的Rh B,其降解速率常数为0.041 min-1,分别是单纯Bi24O31Br10和AgI速率常数的13.2和4.2倍。AgI/Bi24O31Br10/RGO复合光催化剂光催化活性的提升可以归因于AgI、Bi24O31Br10和RGO之间的协同作用:一方面,Ⅱ型异质结的形成促进光生电子-空穴的分离;另一方面,RGO作为电子受体及具有良好的导电能力,能促进AgI和Bi24O31Br10之间的电子转移,提高光催化剂比表面积和对可见光的吸收能力。
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