Bi₂O₂CO₃/Bi₄Ti₃O₁₂复合异质结光催化材料制备及性能研究

摘要

采用原位生成法制备了Bi₂O₂CO₃/Bi₄Ti₃O₁₂复合异质结光催化剂，通过X射线衍射测试（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、X射线光电子能谱测试（XPS ）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等表征方法，研究了所制备材料的晶体结构、微观形貌、元素组成和光电性能．通过在可见光下降解抗生素氧氟沙星，研究了所制备材料的降解活性．结果表明，复合光催化剂的降解活性优于单一组分光催化剂，其中，最佳复合样品BTC-2的表观速率常数分别为纯Bi₂O₂CO₃和Bi₄Ti₃O₁₂的6.3倍和2.2倍．4次循环实验结果表明复合样品有着良好的稳定性．根据电化学测试结果得知，BOC/BTO复合光催化剂有着良好的光生载流子分离效率和优秀的电荷迁移效率，所以对氧氟沙星展现出良好的降解活性．自由基捕获实验结果表明光催化实验中BOC/BTO复合的主要活性物种是空穴和超氧自由基．此外，通过自由基捕获实验和能带理论，提出了电荷转移路径和提高活性的机理．

关键词

光催化 / 异质结 / 氧氟沙星 / Bi₂O₂CO₃ / Bi₄Ti₃O₁₂

基金资助

国家自然科学基金(51978342)