层级纳米花环状Bi2O3/(BiO)2CO3复合材料光催化降解罗丹明B

通过程序升温水热法制备了层级纳米花状结构Bi2O3/(BiO)2CO3复合材料(简称BO/BCO).采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)、X射线光电子能谱(xPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附测定等方法对上述合成材料的晶型结构、组成、光吸收性质、形貌和表面物理化学性质进行了表征.结果表明,该复合材料中(BiO)2CO3的晶型为四方相,Bi2O3的晶型为单斜相,复合后的材料同时具有两者晶型结构.并且,合成时随着OH-的引入与反应时间的增加,复合材料中(BiO)2CO3的特征衍射峰强度逐渐降低,Bi2O3的特征衍射峰强度逐渐增加,证明了Bi2O3在样品中所占比例的增加.从UV-Vis/DRS吸收光谱分析结果显示,与单体(BiO)2CO3和单体Bi2O3相比,合成的BO/BCO复合材料的吸收边带发生偏移,且Bi2O3的引入有效增加其可见光区吸收.同时,样品由片状(BiO)2CO3生长为层级纳米花环状结构的BO/BCO-0.5,而层级结构的形成导致BO/BCO-0.5的带隙能变窄,且对于光电子的反射与散射发生改变,从而有利于光生电荷的转移与光的吸收效率.另外,以罗丹明B为模型分子,通过不同光源照射下的光催化活性实验,循环实验以及捕获实验对复合材料BO/BCO的光催化活性进行了研究.结果表明,与其他体系(单体Bi2O3和P25)相比,BO/BCO-0.5活性有明显提高,并且在多次循环实验后依然保持良好的稳定性.此外,根据捕获实验结果推测了BO/BCO复合材料可能的光催化反应机理.