BiOX(X=Cl, Br, I)系列光催化剂制备、改性及应用研究.docVIP

BiOX(X=Cl, Br, I)系列光催化剂制备、改性及应用研究 　　【摘要】本文对近年来发展起来的铋氧卤BiOX(X=Cl, Br, I)系列半导体光催化材料的制备、改性以及应用进行了综述。阐述了其制备方法及改性的研究现状，重点介绍了水热法及溶剂热合成法，并对其应用前景进行了展望。 　　【关键词】光催化；铋氧卤；水热法；溶剂热法；改性 　　前言 　　光催化技术由于具有低能耗，操作简便而显出其优越性，被广泛用于能源和环境科学中。为了高效地利用太阳光，人们已经合成了各种不同的半导体光催化材料。研究发现许多Bi基化合物都具有光催化性能，Bi基化合物中最有代表性的是卤氧化铋（BiOX）系列化合物，卤氧化铋BiOX作为一种新型光催化剂[1],具有特殊的层状结构和合适的禁带宽度,从而显示出其优异的光催化性能。BiOCl、BiOBr和BiOI的禁带宽度分别为3.22 eV, 2.64 eV和1.77 eV，因此BiOCl在紫外光下响应，而BiOBr和BiOI在可见光下??应。下面我们将对BiOX的制备、改性以及应用进展进行综述。 　　1.制备方法 　　制备微纳米卤氧化铋的方法主要有水热法、溶剂热法、高压喷溅沉积法、微乳液法、超声法、化学气相法、溶胶凝胶法。其中，水热法和溶剂热法是文献中常见的BiOX化合物合成方法。 　　王云燕[2]等用硝酸铋转化水解法制了BiOCl粉末，得到的颗粒大小一般在几百个纳米到几个微米之间。Xia[3]等以乙二醇为助剂，在离子液体存在的环境下，溶剂热法合成了空心球状BiOI。Zhang[4]等用微波辅助溶剂热法合成微球状BiOBr。J. Henle等[5]用反相微乳法合成BiOX(X=C1，Br，I)纳米粒，Wang[6]等用静电纺丝技术制备出BiOCl和Bi2O3纳米纤维，Lei等[7]用声化学合成BiOCI二维纳米盘和三维层状结构，Peng等[8]用低温化学气相法合成单晶BiOCl纳米结构。 　　2.改性方法 　　为进一步提高BiOX的催化性能，大量的研究实验围绕着对其进行改性展开。 　　通过添加表面活性剂，在有机溶剂体系中反应，可以得到不同形貌的催化剂。Xiong[9]等用乙二醇和二甘醇制备了方形的BiOCl纳米片。Kun Zhang[10]等采用柠檬酸诱导合成了BiOCl超微晶，其形态从单晶到多晶都有，并且具有鸟巢的形态和凹形的结构。张礼知[11]通过晶面控制制备了BiOCl光催化剂，主要暴露了{001}和{010}晶面，在紫外光照下降解MO，{001}晶面明显优于{010}，而在可见光下，{001}反而不如{010}。 　　贵金属沉积主要是把Ag，Au，Pt等沉积在催化剂表面，利用贵金属的等离子共振效应，提高催化性能。Zhu[12]等把Ag沉积到BiOI表面制成了Ag/BiOI催化剂，在可见光下，Ag/BiOI光催化杀灭大肠杆菌和去除重金属离子Cr比单一的BiOI活性高。Dong[13]等制备了花层状中孔BiOI/BiOCl复合催化剂，该催化剂能够降解室内有害有毒气体NO。Zhang[14]等合成了WO3/BiOCl异质结，其在可见光下，降解罗丹明B的性能比单一的BiOCl、WO3都要好。Su[15]等把BiOI和多壁碳纳米管(MWCNT)复合，明显改善了BiOI的催化性能。 　　3.光催化应用进展 　　目前为止，BiOX及改性BiOX半导体材料主要用于有机污染物、有害气体、重金属离子及细菌光催化降解，光解水以及太阳能电池等。Li[41]等制得的BiOCl/BiOI异质结，可见光下有效地降解甲基橙和罗丹明B染料；Zhu[36]等制成的Ag/BiOI催化剂可见光下杀灭大肠杆菌和去除重金属离子Cr；Dong[38]等制备的BiOI/BiOCl复合物，降解室内有害有毒气体NO。 　　致谢： 　　本论文得到中国博士后自然基金（20110491387）和江苏省高校自然基金资助，特此致谢！ 　　参考文献： 　　[1] AN.Huizhong,DuYi,Wang Tianmin,et al. Rare Metals. 2008, 27( 3), 6. 　　[2] 王云燕, 彭文杰, 柴立元等.湖南冶金, 2003, 31(3)：20-23. 　　[3] Jiexiang Xia, Sheng Yin, Huaming Li, et al. Langmuir 2011, 27(3), 1200-1206. 　　[4] Lei Zhang, XiaoFeng Cao, XueTai Chen, et al. Journal of Colloid and Interface Science .354, 2011, 630-636. 　　[5] Henle J, Simon P, Frenzel A