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离子液体中BiOBr纳米片的制备及其污染物降解研究 学 生：蔡婷 班 级：应化121 指导教师：张蓓蓓 实验背景 离子液体法 BiOBr纳米片的制备与表征 实验结论 展望 目 录 如何高效地处理有机污染物 一 实验背景 1.1光催化技术 半导体光催化能够利用太阳能将各种有机化合物分解为无毒物质一种新型的绿色技术。由于TiO2对可见光的利用率较低，限制了其在光催化领域中的应用。因此，开发新型高效的光催化剂并扩大其对光的响应范围成为环境光催化领域的研究热点。 1.2光催化原理 半导体光催化能够利用太阳能将各种有机化合物分解为无毒物质一种新型的绿色技术。由于TiO2对可见光的利用率较低，限制了其在光催化领域中的应用。因此，开发新型高效的光催化剂并扩大其对光的响应范围成为环境光催化领域的研究热点。 二 离子液体法 2.1离子液体的优点 离子液体液态温度范围较宽，蒸气压极小，不挥发，是一种绿色液体； 表面张力小，溶解性能很好； 催化性能良好； 离子液体的电导率较高，电势窗大，使离子液体极化率和离子传导率都很高； 具有很强的可塑性，可以通过调节分子的种类与性质来获得具有特殊性能的离子液体。 2.2 BiOBr的制备 BiOBr 禁带宽度大，良好的可见光响应且形貌结构可控，已经广泛应用于可见光下降解有机污染物。通常采用的制备方法主要有水解法、微波法、水热法、醇解(热)法和离子液体法等。 在离子液体合成目标产物溴化氧铋的过程中，离子液体既作为溶剂又充当溴源，同时起着模板剂以及引导剂的功能，在目标产物的结构和形貌形成过程中起着极其重要的作用。 论文研究内容 分别采取离子液体[PP14]Br和溴化钾作为反应源合成溴化氧铋纳米材料。 考察了两种溴化氧铋产物在可见光条件下对罗丹明B光催化降解能力。 对溴化氧铋材料进行表征，证明了离子液体合成的溴化的光催化性能更强 三 BiOBr纳米片的制备与表征 3.1 溴化氧铋的制备 分别采取离子液体[PP14]Br（N-丁基-N-甲基哌啶溴盐）和溴化钾作为反应源，通过离子液体辅助水热法来合成溴化氧铋纳米材料。在离子液体下合成的BiOBr标记为BiOBr-I，在无机盐下合成的BiOBr标记为BiOBr-K。 3.2 溴化氧铋的表征 通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射、光催化活性分析、光电流分析等手段来分析合成的光催化剂的结构、 形貌和光学性能。 X衍射线射分析 图1 不同反应源合成的BiOBr样品的XRD谱图. (a)以离子液体 [PP14]Br作为反应源; (b) 以溴化钾作为反应源; 扫描电镜和透射电镜分析 图2 (a),(b)为BiOBr-I的扫描电镜图；(c),(d)BiOBr-I的透射电镜图； 扫描电镜和透射电镜分析 (e) BiOBr-I的电子能谱图； 紫外-可见漫反射光谱分析 图3 不同反应源合成的BiOBr样品的紫外可见漫反射谱图. (a)以离子液体 [PP14]Br作为反应源; (b) 以溴化钾作为反应源; 可见光光催化活性分析 图4 离子液体与无机盐体系下BiOBr纳米材料降解罗丹明B的活性图 光电流分析 图5 离子液体与无机盐体系中BiOBr纳米片的光电流分析 四 实验结论 （1）X射线衍射分析和X射线光电子能谱分析表明溴化氧铋 样品为单一物相，具有较高纯度； （2）扫描电镜和透射电镜分析表明，以离子液体为反应源制备的溴化氧铋样品为具有规则形貌的片状结构，比表面积更大，从而增加了其光催化活性； （4）紫外-可见漫反射光谱分析表明两种条件下制备的溴化氧铋对紫外可见光区域的吸收响应能力基本相同。 （5）溴化氧铋的活性分析显示，以离子液体为反应源制备的溴化氧铋样品对目标有机染料具有更高的光催化降解率。 （6）光电流分析显示，以离子液体为反应源制备的溴化氧铋具有更强的光催化活性。 综上所述，离子液体在一定程度上提高了溴化氧铋材料，使其高于采用传统溶剂和传统方法制得的溴化氧铋的光催化活性。 五 展望 （1）BiOBr本身特有的层状结构具有降解有机物活性中心， BiOBr具有良好的催化活性。但是其活性与稳定性的问题还需要进一步解决。目前主要的方法是对 BiOBr光催化剂进行改性。 （2）半导体催化技术中的许多基本机理尚不明确。如半导体表面的能级结构与表面态密度的关系, 担载金属或金属 氧化物的作用机理、光生载流子的移动和再结合的规律, 多电子反应的活化、有机物反应的活性与其分子结构的关系。 谢谢各位老师！ 致谢