Bi0Bi2O2CO3N-TiO2復(fù)合材料的制備及其光催化性能

水作為生命的起源，與世界經(jīng)濟發(fā)展以及人類生活密切關(guān)聯(lián)。隨著城市化進程快速發(fā)展，工業(yè)發(fā)展和人們?nèi)粘Ｉ铍y以避免帶來了大量廢水，不僅破壞了自然生態(tài)環(huán)境，并且嚴(yán)重危害到社會公共健康，成為急需解決的社會難題。在眾多解決方案中，利用可再生能源太陽能的光催化技術(shù)由于其高催化氧化能力受到了廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是解決污水污染的關(guān)鍵性技術(shù)。光催化技術(shù)是指光催化材料在光照下引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)，核心技術(shù)在于高效光催化劑的制備。TiO2作為研究最為廣泛的光催化劑，具備眾多優(yōu)勢，例如環(huán)保高效、無毒廉價、穩(wěn)定性強和反應(yīng)條件溫和等。但其可見光下催化活性低并且光生載流子復(fù)合率高等缺點嚴(yán)重限制了其實際應(yīng)用，因此需要進行改性提高催化活性。為了提高TiO2的可見光催化活性，科學(xué)家們作出了大量嘗試，例如調(diào)控形貌，元素?fù)诫s以及與其他材料形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)等等。根據(jù)已有的報道可知，TiO2

納米帶特異的高縱橫比結(jié)構(gòu)使其內(nèi)部光生電子和空穴可以快速遷移，并且更容易被修飾形成異質(zhì)結(jié)，促進光生載流子的分離，優(yōu)化光催化反應(yīng)表現(xiàn)。此外，非金屬N摻雜同樣是改性TiO2的重要方法，其可以擴寬TiO2光響應(yīng)范圍，使TiO2具有可見光催化活性。同時，鉍系半導(dǎo)體作為常見光催化劑，禁帶寬度較窄，是制備可見光響應(yīng)異質(zhì)結(jié)的另一種潛能光催化材料。由于光催化劑的尺寸影響其光催化活性，具有較小尺寸的量子點能夠較快的實現(xiàn)光生載流子遷移且可以充當(dāng)電子受體。因此，將N元素?fù)诫s后的TiO2納米帶與鉍系半導(dǎo)體量子點結(jié)合，構(gòu)建多組分異質(zhì)結(jié)構(gòu)，不僅增強TiO2的光吸收范圍，而且解決了光催化劑中光生電子和空穴分離效率低、復(fù)合率高等缺點，提高材料的可見光催化性能。摘要：利用TiO2納米帶作為基底，乙二胺作為還原劑及氮源，采用溶劑熱法合成光催化復(fù)合材料Bi0/Bi2O2CO3/N-TiO2。通過XRD、SEM、TEM等對催化劑的結(jié)構(gòu)進行了表征。結(jié)果顯示，直徑為1.2~2.1nm的單質(zhì)鉍（Bi0）和碳酸氧鉍（Bi2O2CO3）的復(fù)合量子點均勻生長在一維TiO2納米帶（TiO2

NBs）表面。在可見光照射下，相比于TiO2

NBs（降解率30.95%），Bi0/Bi2O2CO3/N-TiO2在3h內(nèi)實現(xiàn)了對有機污染物羅丹明B的高效降解（降解率95.02%）?；钚晕镔|(zhì)捕獲實驗證實，h+和?OH是材料參與光催化降解羅丹明B的主要活性物質(zhì)。結(jié)論通過溶劑熱法成功地制備出光催化復(fù)合材料Bi0/Bi2O2CO3/N-TiO2。通過系列表征證實，直徑為1.2~2.1nm的Bi0和Bi2O2CO3的復(fù)合量子點均勻生長在雙晶相TiO2納米帶表面。Bi0/Bi2O2CO3/N-TiO2具有比TiO2更大的比表面積（110.66m2/g），其對羅丹明B的降解表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能，在3h內(nèi)達到降解率95.02%。出色的光催化性能歸因于三組分的成功結(jié)合及TiO2中氮的成功摻雜，這使材料對于可見光的吸收增強，光生電子和空穴的傳輸速率更快，減少了兩者的復(fù)合。Bi0/Bi2O2CO3/N-Ti