Bi12O17Cl2基光催化剂的制备及其光催化性能研究.pdf

摘要

近年来，水体污染、温室效应和能源的快速消耗严重地影响了地球生态平衡。

光催化技术的问世为上述问题的处理提供了新方向。Bi12O17Cl2是一种性能优异

的光催化剂，但是由于Bi12O17Cl2中的光生电子-空穴对极易复合，降低了光催

化反应的活性。为了拓宽Bi12O17Cl2半导体在环境以及能源方面的应用，构建了

三个不同的催化剂体系，分别是BiOCl/TiO复合材料、CdS/BiOCl异质

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结和CQDs/Bi12O17Cl2光催化剂，具体研究如下：

（1）在室温下，以三氯化铋为铋源，合成了Bi12O17Cl2样品。以Bi12O17Cl2

和商品二氧化钛（TiO）为原料制备了BiOCl/TiO复合材料，探究了BiOCl

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的含量对BiOCl/TiO材料光催化性能的影响。通过在紫外光和紫外-可见光

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下降解甲基橙（MO）实验发现，合适的BiOCl含量能够使BiOCl/TiO的

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光催化活性得到提升。当Bi12O17Cl2的含量处于1%-7%范围内时，3%

BiOCl/TiO表现出最高的光催化活性。研究结果显示，3%BiOCl/TiO具

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有较高的电荷分离效率，有利于其光催化活性的增强。

（2）通过简单的热退火过程制备了CdS/Bi12O17Cl2异质结光催化剂。拉曼光

谱和透射电镜结果证明了异质结的成功构建。异质结的构建使得载流子被有效分

离，CdS/Bi12O17Cl2在可见光下降解苯酚和还原二氧化碳的活性得到了提升。研

究结果表明，当CdS含量在34%-60%之间变化时，50%CdS/Bi12O17Cl2样品的

比表面积最大、禁带宽度适中、光吸收能力强，因此50%CdS/Bi12O17Cl2表现出

最高的光催化活性，并且其光催化实验的稳定性很好。

（3）在室温下通过沉淀法合成了碳量子点（CQDs）/Bi12O17Cl2催化剂。

拉曼光谱和透射电镜结果表明CQDs和Bi12O17Cl2之间形成了紧密结合。碳量子

点修饰后的Bi12O17Cl2样品比表面积增大、孔体积增加、电荷分离效率提高。通

过光解水产氧来评价催化剂的性能，并探究了不同CQDs含量对光催化性能的影

响规律。结果表明，当碳量子点溶液体积在1-20mL之间变化时，CB2样品（所

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加碳量子点溶液的体积为5mL）产氧速率最佳（677μmol·h·g），是纯Bi12O17Cl2

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（480μmol·h·g）的1.4倍。研究结果显示，CB2样品具有比较正的价带位置，

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优异的光吸收性能,