3。2 Bi2S3-BiOCl 的光催化性能 15

结论 24

致谢 26

参考文献 27

1引言

1。1  光催化背景

目前，纺织废水释放的有色有机染料已成为更严重的环境问题。由于合成染料的特殊性，常规治疗方法（如吸附，生物降解和化学混凝）已经无法有效地去除这类有机污染物而且难符合严格的国际环保标准。因此，开发具有更高的效率和更低的成本的新技术是非常重要和紧迫的。其中，光催化技术一直被视为一个潜在的方法。相比较于过去的处理方法，通过光催化技术，不仅能够将有机污染物彻底分解为二氧化碳和水，还能够还原重金属离子，因此具有低成本、高效率、低污染等优点[1-5]。现在，光催化技术的发展越来越好，为我们应对日益紧迫的环境污染和能源紧缺等危机提供了新的、环境友好的方法。在这之中，研究最热和应用最广的半导体光催化材料是二氧化钛，二氧化钛具有良好的光催化性能、较低的毒害性和成本、且不产生二次污染，这些特点使其具有一类合适的光催化材料所需要的条件 [6-7]。虽然传统光催化材料二氧化钛的研究成果显著，但是二氧化钛因其带隙较宽在应用上受到了很大的限制，宽带隙导致二氧化钛仅能利用到紫外光，占太阳光能量很低，仅占3%[8]。

为了达到高效地利用太阳光的目的，寻找价格低廉、绿色环保、光催化性能更优异的半导体光催化剂将是今后光催化材料的研究方向。恰是在这样的需求下，铋基光催化材料吸引了越来越多的研究者，并得到了不俗的成绩。因为元素铋的结构特征，使很多含铋元素的材料都能对可见光进行响应，并且在可见光的照射下，具有较强的的氧化能力，可作为一类合适的可见光光催化剂。在早期的研究中,通过掺杂铋元素对二氧化钛的结构改性[9,10]，后来渐渐发现其它一些铋系化合物也都有光催化活性,如氧化铋[11]、卤氧化铋、铋酸盐[12,13]、钨酸铋[14]、钼酸铋[15]以及其他一些比较复杂的铋系化合物[16,17]。其中最具有代表性的铋系化合物是卤氧化铋系列化合物,它们因为有着良好的光催化性能和稳定性,受到越来越多研究者的关注。

1。2  Bi2S3-BiOCl复合物概述

1。2。1  BiOCl结构

作为一种新型层状半导体材料，BiOCl有着较高的光催化活性，它的晶体结构是PbFCl四方晶系结构，空间群是P4/nmm，层状结构是由双Cl−离子层和[Bi2O2]2+层交叉排列构成18]，成为上下不对称的锥形几何结构。因为这种层状结构通过非键力结合，结合力较小，而且在层与层中间有着一个静电子场，使得光电子和空穴对的能够比较容易进行有效分离，这也是这种层状结构非常容易在（001）面解离的原因。此外，由于BiOCl通知存在着开放式的结构以及间接跃迁的模式促进了电子对和空穴得到有效的分离，有利于电荷转移,这些特性使得BiOX(X=Cl,Br,I)有着良好的光催化活性 [19]。论文网

由于BiOCl属于宽带隙半导体，禁带宽度相对比较大（3。19-3。60 eV） [20]，这种特征使BiOCl只能吸收紫外光，这仅仅是大约3%的太阳能量谱，因此BiOCl作为光催化材料不能够有效地利用太阳能，使得BiOCl的光催化活性与理想的光催化材料相比，仍然存在许多需要改善的地方。但是 BiOCl已经在许多实际领域得到应用，它的潜在应用更是得到了大范围的关注。例如，BiOCl可作为非常有效的紫外光光催化剂用于净化纺织染料工业废水以及降解有机污染物[21-22] 。而且，由于BiOCl独特的层状结构和较强的光腐蚀稳定性[23-25]，在催化[26-27]，光致发光材料[28]、颜料[29]和铁电材料[30]等领域也得到了广泛应用。因此，为了拓展BiOCl的实际应用，研究者们一直在致力于提高BiOCl 的光催化活性的研究，比如通过复合其它可吸收可见光的半导体对BiOCl的结构进行调控，通过扩展BiOCl的禁带宽度，使其光催化性能得到改善。目前，文献中已有通过复合其他吸收可见光的半导体的相关催化剂的报道,例如WO3/BiOCl[23] 、BiOCl/Bi2O3[31] 、Fe3O4/BiOCl[32] 、BiOCl/BiOI[33]等等。为了能有效地改善BiOCl的光催化性能，扩大其在生活中的应用，需要调控和改性BiOCl的结构。