BiOCI薄膜的低溫制備及其光催化性能.pdf

1、BiOX(X=Cl，Br，I)是一系列間接帶隙半導體材料，由[Bi2O2]層與鹵原子層交錯形成層狀四方氟氯鉛礦(PbFCl)結構，為一類新型的光催化材料。BiOX有許多優(yōu)點，如光催化活性好，性能穩(wěn)定，所得產品比表面積較大，光催化水處理過程用量少、毒性小，與有機基體的相容性較好，可吸收太陽光等。因此，近年來BiOX吸引了研究者們的廣泛關注。為了解決粉末催化劑固液分離難、回收利用難和實際應用難等問題，本文采用簡單、實用、能耗低的固定化方法合

2、成了BiOCl薄膜光催化劑，并考察了制備過程參數對薄膜光催化劑活性的影響，期望為光催化降解水中有機污染物技術的實際應用提供基礎數據。
　　 分別采用醇解-涂覆法和電化學方法在低溫條件下制備了BiOCl薄膜光催化劑，通過X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線能譜分析(EDS)、X-射線光電子能譜(XPS)及紫外-可見漫反射光譜(UV-vis DRS)等手段對薄膜的性質和形貌進行了表征；并以甲基橙為目標降解物，用

3、紫外燈為光源，研究了制備條件對薄膜光催化活性的影響，得到如下研究結果：
　　 一、花球狀BiOCl薄膜的醇解一涂覆法制備和光催化性能
　　 1.采用醇解-涂覆法制得了花球狀BiOCl薄膜光催化劑，所制備的樣品呈四方相晶體結構，無其他雜質為BiOCl純相，表面呈現由納米薄片組裝而成的花球狀微觀結構，樣品由Bi、O及Cl三種元素構成，且元素組成比例與BiOCl的化學計量比相似，樣品對紫外光有良好的吸收，該制備過程簡單且無需高

4、溫焙燒。
　　 2.以甲基橙為目標降解物，在紫外光照射下考察了薄膜的光催化活性和穩(wěn)定性。當醇解溫度為60℃，采用乙二醇為溶劑，未經高溫焙燒時制得的BiOCl薄膜催化劑具有最佳光催化活性，150 min內對甲基橙的光催化降解率可達97％，重復使用4次之后，降解率仍大于94%，使用前后樣品的XRD譜圖也未發(fā)生明顯改變，說明所制BiOCl薄膜光催化劑在紫外光下具有良好且穩(wěn)定的光催化活性。
　　 3.通過對形成機理的簡單推測，我

5、們認為乙二醇溶劑可能有助于花球狀結構的形成。通過考察外加捕獲劑對BiOCl薄膜光催化活性的影響，得到在光催化降解甲基橙過程中，空穴(h+)可能起到關鍵作用。
　　 二、BiOCl薄膜的室溫電化學法制備及其光催化性能
　　 1.在室溫條件下，先后通過陰極電沉積和陽極氧化法在Ti基體上制得了BiOCl薄膜；所制薄膜由四方相BiOCl構成，呈現交錯的片狀結構，對紫外光有良好的吸收；樣品由Bi、O及Cl三種元素構成，且元素組成比

6、例與BiOCl的化學計量比相似。
　　 2.不同的氧化電壓和氧化時間對BiOCl的晶格取向、形貌、光催化活性和穩(wěn)定性都有一定的影響。當氧化電壓為2.0 V，氧化時間為60 min時，所制薄膜具有最佳光催化活性，此時薄膜的晶相結構有明顯的110取向，呈現均勻整齊的片狀結構；150 min內對甲基橙的降解率可達98%，且制成的薄膜不易脫落。
　　 3.通過對降解過程中甲基橙溶液的紫外-可見全波掃描曲線的測定以及光解、吸附和光