Bi4Ti3O12基異質(zhì)結(jié)納米材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、當(dāng)前傳統(tǒng)能源瀕臨枯竭，水污染等問題已經(jīng)嚴(yán)重威脅人類的生存發(fā)展，進(jìn)而開發(fā)可再生能源和探究治理水污染的有效方法變得十分重要。研究發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體光催化分解有機(jī)污染物有廣闊的前景，然而該技術(shù)發(fā)展至今仍存在一些問題，例如：催化劑的量子效率較低，光生電子空穴復(fù)合太快，光穩(wěn)定性差，難于分離回收再利用，批量生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用困難等等。因此，開發(fā)活性強(qiáng)、穩(wěn)定性佳、易回收、低成本、易合成的催化劑是解決該技術(shù)應(yīng)用的重中之重。本文利用靜電紡絲結(jié)合水熱（溶劑熱）、原位離子

2、交換等條件簡單、溫和的方法制備催化活性高的Bi4Ti3O12基異質(zhì)結(jié)納米材料，通過對其組成和結(jié)構(gòu)形貌的調(diào)控來解決上述問題。
　　本文通過電紡技術(shù)和溶劑熱相結(jié)合的方法，成功合成了基于Bi4Ti3O12納米纖維框架和Bi2XO6(X=Mo，W)納米片的Aurivillius氧化物半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)。高分辨率透射電子顯微鏡結(jié)果表明，在異質(zhì)結(jié)的界面處Bi4Ti3O12納米纖維和Bi2MoO6或者Bi2WO6納米片接觸緊密。Bi4Ti3O12/

3、Bi2XO6(X=Mo，W)異質(zhì)結(jié)構(gòu)在可見光下降解染料羅丹明B（RB）表現(xiàn)出強(qiáng)的催化活性，主要由于Bi4Ti3O12/Bi2XO6異質(zhì)結(jié)界面的光誘導(dǎo)電位差抑制了光生電子空穴對的復(fù)合。僅通過簡單沉淀的方法就可以把Bi4Ti3O12/Bi2XO6(X=Mo，W)催化劑從水中分離回收再利用，這歸功于其纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而且該催化劑在多次回收再催化活動中依然保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的光催化性能。以上提到的這種簡單通用的策略也可以用來制造其他含Bi(II

4、I)氧化物異質(zhì)結(jié)，如Bi4Ti3O12/BiVO4和Bi4Ti3O12/BiOCl等。
　　此外，通過Bi4Ti3O12納米纖維和硫代乙酰胺之間簡單的原位離子交換反應(yīng)，Bi4Ti3O12/Bi2S3分級異質(zhì)結(jié)構(gòu)成功被合成。通過控制Bi4Ti3O12納米纖維部分離子交換反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體之間緊密互連，利于光生載流子的有效分離。Bi4Ti3O12/Bi2S3異質(zhì)結(jié)構(gòu)在紫外可見光下表現(xiàn)出增強(qiáng)的的光催化性能。性能的提高歸因于Bi2S3納米棒