pH值對(duì)BiOIO3結(jié)構(gòu)及其光催化性能影響研究

齊雪梅, 王曉健, 施 琳

(上海電力大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院, 上海 200090)

環(huán)境污染和能源短缺是人類當(dāng)前亟需解決的重大挑戰(zhàn)。光催化技術(shù)因其具有低成本、環(huán)境友好等特點(diǎn),在能源生產(chǎn)和環(huán)境治理領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景,而高效、穩(wěn)定光催化材料的開(kāi)發(fā)成為光催化技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[1-2]。

鉍系半導(dǎo)體材料因特殊的層狀晶體結(jié)構(gòu)和具有d10態(tài)的電子構(gòu)型而表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能,成為新型光催化材料的研究熱點(diǎn)之一[3]。碘酸氧鉍(BiOIO3)作為一種新型的鉍系光催化劑,由山東大學(xué)黃柏標(biāo)教授課題組于2013年首次發(fā)現(xiàn),與常用的光催化劑TiO2(P25)相比表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能。研究證明,BiOIO3所具有的優(yōu)異的光催化活性是由于其層狀結(jié)構(gòu)和內(nèi)部極性性質(zhì)所致,二者均有利于光生空穴-電子對(duì)的分離,從而提高光催化活性[4]。

反應(yīng)前驅(qū)液的酸堿性在半導(dǎo)體光催化材料的合成過(guò)程中對(duì)其形貌和結(jié)構(gòu)性能有重要影響,改變水熱反應(yīng)體系pH值可以控制反應(yīng)過(guò)程中的界面張力,從而調(diào)控納米晶體生長(zhǎng)。研究結(jié)果表明,水熱反應(yīng)前驅(qū)液的pH值決定所合成終產(chǎn)物的形貌、顆粒大小及晶相結(jié)構(gòu)[5-6]。因此,本文通過(guò)簡(jiǎn)單溫和的水熱合成方法在不同pH值條件下制備了不同形貌結(jié)構(gòu)的BiOIO3光催化劑,以水溶液中羅丹明B以及2,4-二氯苯酚的降解率來(lái)評(píng)價(jià)所制備的BiOIO3樣品的催化活性,并對(duì)光催化降解活性機(jī)理進(jìn)行了初步探討。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要的儀器和試劑

主要試劑有:Bi(NO3)3·5H2O;KIO3;HNO3;無(wú)水乙醇;正丁醇;羅丹明B;2,4-二氯苯酚。……