研究目的
研究Cs掺杂对α-Bi2O3形貌、能带特性及光催化活性的影响。
研究成果
通过水热法成功制备了掺杂Cs的α-Bi2O3微片,在可见光下对MB降解表现出增强的光催化效果。性能提升归因于带隙减小、光学吸收增强以及电子-空穴复合速率降低。该方法因其操作简便、成本低廉且具备大规模生产潜力而被推荐。
研究不足
光催化效应与制备方法、粒径、形貌特性、温度、pH值等实验条件密切相关,这使得其难以直接与参考样品进行比较。
1:实验设计与方法选择:
采用水热法制备Cs掺杂α-Bi2O3微板。通过XRD图谱和结构精修研究物相形成。利用SEM和TEM观察形貌。测量UV-vis吸收光谱以研究光学性质。通过可见光下MB光降解测试光催化活性。
2:样品选择与数据来源:
起始原料为Bi(NO3)3?5H2O和CsCl。样品制备中Cs掺杂量低于5mol%。
3:实验设备与材料清单:
用于水热反应的聚四氟乙烯内衬高压釜、Rigaku D/Max衍射仪(XRD)、扫描电镜(表面形貌)、Cary 5000 UV-Vis-NIR分光光度计(光学吸收测量)。
4:实验步骤与操作流程:
将Bi(NO3)3?5H2O溶于稀硝酸,与CsCl溶液混合后进行水热反应。产物经洗涤干燥处理。
5:数据分析方法:
采用GSAS程序进行结构精修。使用Wood-Tauc公式估算光学带隙。通过MB溶液的光吸收评估光催化效果。
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Rigaku D/Max diffractometer
D/Max
Rigaku
Used for X-ray powder diffraction (XRD) patterns to investigate the phase formations of the samples.
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Cary 5000 UV–Vis-NIR spectrophotometer
5000
Cary
Used to measure the optical absorption at room temperature.
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Teflon-lined autoclaves
Used for hydrothermal reactions to synthesize Cs-doped α-Bi2O3 microplates.
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SEM
Used to study the surface morphology of the powders.
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TEM
Used for further investigation on morphological characteristics of the microplates.
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HRTEM
Used to observe the lattice spacing and crystal structure of the samples.
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Brunauer–Emmett–Teller (BET)
Used to measure the nitrogen adsorption/desorption isotherm of α-Bi2O3 microplates.
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X-ray photoemission spectra (XPS)
Used to investigate the valent states and elemental characterization of the samples.
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