160 通過小面耦合構(gòu)造非晶態(tài)TiO2 / BiOBr異質(zhì)結(jié)以提高光催化活性

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這篇由河北科技大學(xué)理學(xué)院等的研究學(xué)者完成，討論通過小面耦合構(gòu)造非晶態(tài)TiO2 / BiOBr異質(zhì)結(jié)以提高光催化活性的論文，發(fā)表在一區(qū)重要期刊《Journal of Hazardous Materials》，影響因子：6.434。

近年來，微波化學(xué)儀器用于材料合成的研究工作已經(jīng)成為科學(xué)研究的熱門方向，受到廣大學(xué)者的極大關(guān)注！

摘要

采用原位直接生長法，在微波輻射下合成了非晶態(tài)TiO 2復(fù)合光催化劑。XRD、SEM和HRTEM表征表明，BiOBr與非晶態(tài)TiO 2的異質(zhì)界面主要發(fā)生在BiOBr的{001}面上。

BET和TEM結(jié)果表明，與裸BiOBr和非晶態(tài)TiO 2相比，BiOBr具有更高的比表面積和更小的非晶態(tài)TiO 2顆粒，顯示了BiOBr對TiO 2粒子生長的抑制作用。

XPS驗證了這兩個組件之間的相互作用。以甲基橙(MO)和苯酚的降解為目標(biāo)反應(yīng)，考察了所制備樣品的光催化活性。15%TiO 2/BiOBr復(fù)合材料的反應(yīng)速率常數(shù)是純BiOBr的3.4倍，這是由于BiOBr與非晶態(tài)TiO 2的高比表面積和光生電子空穴對的有效分離所致。

詳情

結(jié)論

采用原位生長法合成了由非晶態(tài)TiO 2與以{001}面為主的BiOBr相結(jié)合的新型復(fù)合材料。適當(dāng)?shù)闹苽浞椒ㄊ狗蔷B(tài)TiO 2納米粒子在BiOBr片表面得到了高度分散的納米粒子。由于BiOBr的{001}面與非晶態(tài)TiO 2之間的異質(zhì)界面分布均勻，非晶態(tài)TiO 2中的缺陷水平可以作為BiOBr的有效電子受體，因此，BiOBr中光生電子空穴對的分離得到了明顯的改善，從而有效地提高了BiOBr的光催化活性。15%TiO 2/BiOBr的光催化活性是純BiOBr的3.4倍。本研究為拓寬TiO 2的應(yīng)用范圍，開發(fā)高效的BiOBr基光催化劑提供了新的思路。

祥鵠儀器在本論文中的使用過程

非晶態(tài)TiO 2是由偏鈦酸(H2TiO3)[42]形成的。首先，將一定量的H_2TiO_3加入到純凈水H_2O_2(30%)和NH_3·H_2O(28%)的混合物中，然后放入冰水浴中。攪拌30 min后，得到一種均勻的淡黃綠色過氧乙酸酯溶液.同時，在25 mL蒸餾水中加入一定量的BiOBr，再用超聲波作用30 min，使BiOBr粉末完全分散。然后將過氧酸鹽溶液與BiOBr混懸液混合。攪拌4h后，將混合液放入燒瓶中，微波輻照1h，在北京祥鵠有限公司的XH-100B微波爐中進行反應(yīng)，功率和溫度分別為500 W和80?C。最后，用真空過濾法分離樣品，在60?C烘箱中干燥，在相同條件下合成了非晶態(tài)TiO 2，不添加BiOBr。通過添加偏鈦酸和BiOBr粉體，確定了TiO 2/BiOBr復(fù)合材料中TiO 2的最終含量。得到的樣品稱為X%TiO 2/BiOBr，X%為TiO 2的含量。為了研究銳鈦礦型TiO 2在復(fù)合材料中的作用，最佳樣品在400?C下煅燒，稱為X%TiO 2/BiOBr-400。用BiOBr微球代替BiOBr納米片，得到了X%TiO 2/BiOBr(M)。