研究目的
设计并合成一种Ag和Bi共修饰的BiOCl异质结全光谱响应光催化剂,以增强太阳能在紫外、可见及近红外光区的利用效率与光催化活性。
研究成果
Ag/Bi/BiOCl异质结光催化剂,尤其是ABB(0.01),由于等离子体效应和氧空位增强了光吸收、实现了有效的电荷分离并具有分级结构,在整个太阳光谱范围内展现出高光催化活性。这为环境修复和太阳能利用提供了一种有前景的方法,不过其在近红外光下的稳定性仍需提升。
研究不足
近红外光下多次循环后,光催化稳定性因吸附分解产物而下降。该研究聚焦于罗丹明B降解,可能不适用于其他污染物。未讨论合成方法在工业应用中的可扩展性与成本问题。
1:实验设计与方法选择:
采用简便的原位溶剂热法合成不同AgNO3含量的Ag/Bi/BiOCl异质结光催化剂,以调控Bi掺杂和氧空位。
2:样品选择与数据来源:
制备了不同AgNO3用量(0、0.01、0.1、0.2 mmol)的样品,并采用多种技术进行表征。
3:2 mmol)的样品,并采用多种技术进行表征。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:材料包括AgNO3、甘油、CTAC、Bi(NO3)3·5H2O、去离子水;设备包括XRD(布鲁克D8 Advance)、场发射扫描电镜(日立S-4800N)、透射电镜(SU-8010)、高分辨透射电镜(FEI Tecnai F30)、X射线光电子能谱(赛默飞ESCALAB 250XI)、紫外-可见-近红外分光光度计(岛津UV-3100)、比表面积分析仪(康塔Autosorb-iQ)、光致发光光谱仪(赛默飞Lumina)、氙灯光催化反应器(CEL-HXF300)及紫外-可见分光光度计(岛津UV-2550)。
4:甘油、CTAC、Bi(NO3)3·5H2O、去离子水;设备包括XRD(布鲁克D8 Advance)、场发射扫描电镜(日立S-4800N)、透射电镜(SU-8010)、高分辨透射电镜(FEI Tecnai F30)、X射线光电子能谱(赛默飞ESCALAB 250XI)、紫外-可见-近红外分光光度计(岛津UV-3100)、比表面积分析仪(康塔Autosorb-iQ)、光致发光光谱仪(赛默飞Lumina)、氙灯光催化反应器(CEL-HXF300)及紫外-可见分光光度计(岛津UV-2550)。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:将前驱体溶解、混合、搅拌后于180°C水热反应5小时,经洗涤、干燥后表征。光催化测试在紫外、可见及近红外光下降解罗丹明B,样品先避光搅拌至平衡再辐照。
5:数据分析方法:
XRD用于物相鉴定,SEM/TEM观察形貌,XPS分析化学状态,BET测定比表面积,UV-Vis-NIR研究光学性能,PL评估电荷分离效率,伪一级动力学模型分析降解速率。
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X-ray diffractometer
D8 Advance
Bruker
Identified crystalline phases of samples.
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Field-emission scanning electron microscope
S-4800 N
Hitachi
Analyzed nanostructure and morphologies of samples.
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High-resolution TEM
Tecnai F30
FEI
Obtained high-resolution images.
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X-ray photoelectron spectroscopy
ESCALAB 250XI
Thermo
Performed XPS analysis for surface chemical composition.
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Spectrophotometer
UV-3100
Shimadzu
Tested optical absorbance.
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Fluorescence spectrophotometer
Lumina
ThermoFisher
Measured photoluminescence spectra.
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UV-vis spectrometer
UV-2550
Shimadzu
Analyzed residual RhB concentration.
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Transmission electron microscopy
SU-8010
Analyzed nanostructure and morphologies of samples.
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BET analyzer
Autosorb-iQ
Quantachrome
Determined specific surface areas by nitrogen gas adsorption.
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Xenon lamp
CEL-HXF300
Used as UV, visible, and near-infrared light source for photocatalytic tests.
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