钼酸铋异质结光催化剂的制备及其可见光催化性能研究

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半导体光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。钼酸铋(Bi2MoO6)因其具有光催化活性高、化学性质稳定等优点,近年来备受研究者的关注。然而,钼酸铋(Bi2MoO6)在实际应用中还是受到了较低的量子产率和可见光吸收利用率的制约。因此,本文通过与其他半导体材料复合对其改性,制备了Bi2MoO6复合光催化剂。选取罗丹明B(Rh B)为目标污染物,考察复合光催化剂的可见光催化活性和稳定性,同时探讨其光催化反应机理。采用“两步溶剂热”法制备了BiOBr/Bi2MoO6复合光催化剂,并用XRD、SEM、TEM、XPS、PL和UV-vis DRS等手段对催化剂的晶体结构、形貌特征及光学特性进行表征。表征结果显示BiOBr/Bi2MoO6复合光催化剂被成功合成,BiOBr的掺杂拓宽了催化的可见光响应范围,提高了催化剂的可见光催化活性。在可见光照射下,当BiOBr的掺杂量为20%时,催化剂的光催化活性最强。自由基捕获实验结果表明,空穴(h+)和·O2-在污染物降解过程中起主要作用。因此,BiOBr与Bi2MoO6复合是一种增强催化剂的光催化活性和稳定性的有效途径。以钼酸铋(Bi2MoO6)为基础,引入金属有机骨架(MIL-100(Fe)),采用“溶剂热法”成功制备出Bi2MoO6-MIL-100(Fe)复合光催化剂,XRD、SEM、TEM、BET、XPS、PL、UV-vis DRS及ICP-AES等手段对催化剂的晶体结构、形貌特征、比表面积和材料离子析出情况进行表征。结果表明复合材料材料结构完整、光学性能良好。光催化降解Rh B实验结果表明,当MIL-100(Fe)复合比例为9%时,Bi2MoO6-MIL-100(Fe)展现了最大的光催化降解速率0.02174 min-1,为Bi2MoO6的2.46倍。因此,MIL-100(Fe)对于Bi2MoO6-MIL-100(Fe)复合催化剂光催化性能的改善起关键作用。采用原位氧化聚合法制备了PANI/Bi2MoO6复合光催化剂,利用XRD、SEM、TEM、BET、XPS、PL、UV-vis DRS及交流阻抗等手段对制备的催化剂进行表征。表征结果显示PANI紧密包覆于Bi2MoO6微球表面,PANI/Bi2MoO6复合光催化剂被成功合成,且催化剂的可见光吸收效率增强。光催化降解Rh B实验结果表明,PANI/Bi2MoO6复合催化剂的光催化活性明显高于纯Bi2MoO6,当苯胺添加量为10μL时催化活性最高,对RhB的降解率为90.36%。自由基捕获实验结果表明,指出空穴(h+)和·O2-在污染物降解过程中起主要作用。因此,PANI的复合对于加强Bi2MoO6光催化性能和稳定性具有重要意义。
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