BiOI及其复合材料的制备与光催化性能的研究.pdf

摘要

摘要

随着人类工业化进程的加快，水污染问题变得日趋严重。发展绿色的半导体

光催化技术，可以通过将太阳能转化为化学能，解决当今社会面临的环境危机。

在众多光催化材料中，BiOI因其较强的氧化能力、独特的晶体结构和较好的可见

光吸收效果等优点，被认为是一种具有广阔应用前景的光催化材料。然而，与其

他半导体催化剂相似，原始BiOI在光催化反应中仍然面临着光生载流子难分离、

还原能力差等缺点，这极大程度的抑制了BiOI材料的发展。因此，为了解决以上

问题，本论文以提升BiOI光生载流子分离迁移效能为出发点，发展缺陷态引入与

复合体系构建的方法，有效提升了BiOI的光氧化还原能力，使其展现出更为优异

的光催化活性，实现了在光催化降解污染物性能方面的提升。

（1）为了提高BiOI光生电子与空穴的分离效率，本研究借助溶剂热法制备

了一种新型的BiOI/CN异质结构。通过对复合体系内光生电子与空穴的迁移机制

35

进行调控，成功地在异质结构内部搭建了type-II型载流子迁移通道。BiOI和CN

35

两者交错排列的能带结构加速了光生载流子的传输效率，减少了光生电子与空穴

CNBiOIBiOI/CN

间的复合。光催化性能测试结果表明，相较于单体35和，35异质

结构展现出了明显提升的光氧化四环素和青霉素G钠的催化活性。

（2）为了提高BiOI的光还原能力，本实验设计氧空位调变BiOI的导带位置，

借助光照作用下的BiOI前驱体离子结合机制和NaSO溶液的还原功能，发展了

23

一种富含氧缺陷的BiOI材料（BiOI-OVs），并通过改变NaSO溶液的pH值来调

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控BiOI中氧空位含量。莫特肖特基测试和VB-XPS价带谱测试结果均表明，相较

BiOIBiOI-OVsBiOI

于原始，导带位置向更负方向移动。与此同时，内氧缺陷的形

成能够作为新的反应活性位点，捕获参与反应的光生电子和空穴，大大降它们之

间的复合几率。相较于原始BiOI，BiOI-OVs材料在不同的pH环境下，均表现出

了明显增强的光催化还原重铬酸钾效率。

（3）为了增加BiOI的光生载流子迁移数量，实现光催化活性的进一步提升，

实验借助一步煅烧法制备了BiOI/BiOI异质结构，通过调控煅烧温度控制BiOI

57

BiOIBiOIBiOI

表面57的负载量。原位转化过程促使异质结构中与57之间形成了较

好的界面融合结构，通过对基元相间的界面融合状态进行调控，极大缩短了光生

载流子的传输距离，提升了异质结构的光还原能力。光催化性能测试结果表明，

BiOI/BiOI异质结构展现出了比单体材料更加优异的降解四环素能力。

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关键词：BiOI；光催化；异质结；氧空位；载流子迁移；污染物降解；

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盐城工学院硕士学位论文