稀土元素?fù)诫s溴化氧鉍材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類的進(jìn)步，環(huán)境問題已經(jīng)成為影響人類發(fā)展的重要問題。光催化技術(shù)利用半導(dǎo)體光催化劑可將有機(jī)污染物完全礦化和降解，進(jìn)而成為研究的焦點(diǎn)。然而，傳統(tǒng)半導(dǎo)體光催化劑存在著對太陽能利用率低、產(chǎn)生光生載流子的分離效率低等問題。因此，仍然需要開發(fā)更高效、穩(wěn)定的可見光響應(yīng)型光催化劑。
　　本文利用三種稀土元素(Y、Er、La)對新型溴化氧鉍(BiOBr)半導(dǎo)體光催化材料進(jìn)行摻雜，旨在提高BiOBr的可見光利用效率和光生載流子的分離效

2、率，從而提高其降解有機(jī)污染物的能力。通過多種表征手段對材料的組成、結(jié)構(gòu)及形貌等特征進(jìn)行分析，研究了稀土元素?fù)诫s對BiOBr光催化活性帶來的影響，總結(jié)了光催化活性的變化規(guī)律，并分析了稀土元素?fù)诫s的作用機(jī)理。本文具體研究內(nèi)容如下:
　　1、以乙二醇甲醚為溶劑、Bi(NO3)3·5H2O和溴化-十六烷基-3-甲基咪唑離子液體([C16mim]Br)為原料，利用溶劑熱法合成了不同質(zhì)量比Y3+摻雜的BiOBr材料。通過X射線衍射分析(XRD

3、)、掃描電鏡分析(SEM)、傅里葉紅外光譜分析(FT-IR)、固體紫外分析(DRS)、X射線光電子能譜分析(XPS)、光電檢測、氮?dú)馕矫摳綄?shí)驗(yàn)(BET)和光催化降解等手段分析了材料的成分、形貌、組成、光學(xué)性能、元素組成、光生電子-空穴的分離效率、比表面積及光催化性能。結(jié)果表明，所制備Y-BiOBr樣品純度較高，且為納米片組裝的直徑為2-3μm的微球。在可見光下降解羅丹明B(RhB)和環(huán)丙沙星(CIP)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，Y3+的摻雜能夠提高B

4、iOBr的光催化活性，且5wt％ Y-BiOBr的光催化活性最強(qiáng)。光電流結(jié)果證實(shí)，Y3+的摻雜能夠有效提高光生電子-空穴的分離效率，從而使其光催化活性提高。
　　2、以乙二醇甲醚為溶劑、Bi(NO3)3·5H2O和[C16mim]Br為原料，利用溶劑熱法合成了不同質(zhì)量比Er3+摻雜的BiOBr材料。利用XRD、SEM、FT-IR、DRS、XPS、光電檢測和光催化降解等手段對材料的成分、形貌、組成、光學(xué)性能、元素組成、光生載流子分離

5、效率和光催化性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，Er3+成功摻雜進(jìn)入BiOBr樣品中，且制備的Er-BiOBr樣品純度較高。從樣品的形貌可以看出，樣品為納米片組裝的直徑為2-3μm的微球。在對CIP降解實(shí)驗(yàn)中可以看出，Er3+摻雜的BiOBr相對于單體BiOBr具有更強(qiáng)的可見光降解能力。同時(shí)，Er3+摻雜量有一個(gè)最佳點(diǎn)，當(dāng)摻雜比為3 wt％時(shí)表現(xiàn)出的光催化活性最強(qiáng)。光電流結(jié)果證實(shí)，Er3+的摻雜能夠有效提高光生電子-空穴的分離效率，從而使其光催化

6、活性提高。
　　3、以乙二醇甲醚為溶劑、Bi(NO3)3·5H2O和[C16mim]Br為原料，利用溶劑熱法合成了不同質(zhì)量比La3+摻雜的BiOBr材料。利用XRD、SEM、FT-IR、DRS、XPS、光電檢測和光催化降解等手段分析了材料的成分、形貌、組成、光學(xué)性能、元素組成、光生電子-空穴分離效率和光催化性能。結(jié)果表明，成功制備得到純度較高的La-BiOBr，樣品為納米片組裝的直徑為2-3μm的微球。在可見光下降解RhB和CIP