液相法诱导合成亚稳态βBi2O3可见光催化剂研究分析 .pdfVIP

液相法诱导合成亚稳态β-BiO可见光催化剂研究

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摘要：亚稳β-BiO微晶是由Bi（NO）在水溶液中直接结晶而得到，不需要

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进一步煅烧或者其他复杂的处理。通过X射线、扫描电镜和光学显微镜来表征β

-

-BiO粉体样品的形成过程。实验发现加入十六烷基三甲基溴化铵（实际上是Br）

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对β-BiO微晶的

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形成有促进作用。

在可见光照射丹

罗明的降解反应

中，研究亚稳态β

-BiO微晶的光催

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化活性。光照2小

时的降解反应，降解率达到77.9%（总降解率97.2%），在四个降解阶段中样品的

降解效率并没有明显的变化表明制备出来的β-BiO具有非常好的光催化效率。

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β-BiO表面掺杂少量的BiOCl粉末，极大提高β-BiO降解催化效率。在罗丹明

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的降解研究中，我们提出了催化剂的掺杂的直接激发和间接激发的催化机理。

引言：

近年来无机亚稳态（热力学不稳定的）材料吸引了学者的极大关注，相对于稳定

其特殊的化学活性具有重要的应用前景。在一个多态系统中动力学利于形成亚稳

太，而热力学有利于形成稳太。Ostwald总结了热力学和动力学的基本规律，表

明，结晶开始于最稳定的界面，得到最稳定的晶态。亚稳态的成核与生长始于反

应初始阶段的占优态。在成核阶段多晶态的转变亚稳态晶核的生长和晶核的溶解

以达到体系的稳定。亚稳态晶核的溶解促使稳态晶核的形成和生长。稳态晶核的

成核与生长的持续进行，直到亚稳态晶核的完全溶解。基于这样的认识，界面的

稳定影响亚稳态晶核的形核与成长向稳态的转变，如果控制亚稳态晶核的溶解时

间，我们可以得到亚稳态微晶稳定的在室温保存下来。Madrasetal从理论上提

出了多态结晶动力学模型，阐明了温度、溶解系数、相变能，界面能、平衡溶解

度在吉布斯-汤姆逊效应中粉体老化的临晶核尺寸分布。对于尺寸效应中，值得

关注的一个现象是亚稳态微晶的小尺寸数量少，其主要原因是因为小颗粒有更大

的表面能。由于成核与生长的需要特定的动力学和热力学条件，大部分无机亚稳

材料不容易在低温条件下合成。

氧化铋是一种有吸引力的无机材料具有独特的热力学和动力学特性，优良

的性能，例如窄带隙（2.0-3.96电子伏），高折射率，良好的电化学特性，作为的

光催化剂，和光致发光材料广泛应用气体传感器、燃料电池、抗菌材料、污水处

理氧化铋出现五多晶型物：α-（单斜），β-（四方），γ-（体心立方），δ-（面

心立方）和ε-（三斜晶系）其中，α-BiO为在低温的稳定相，δ-BiO是在高

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温稳定相（729℃-824℃）其它三种晶形是亚稳相。最近报道，相比稳定α-BiO，

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β-BiO作为一种亚稳相，有着更为优异的光催化活性。综合文献的研究，制备

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β-BiO的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法。陈等，在热的草酸

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铋盐沉淀出来，在经过270℃5小时的热处理制备出β-BiO纳米片。Huan.等500

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瓦的微波辐射下进行90分钟照射，再经过300℃，4小时的后续处理得片状β

-BiO纳米粉体。通过溶胶-凝胶法再经过600℃煅烧可以制备出粒度小、均匀

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的β-BiO薄膜。到现在为止，研究出一种简单有效的合成β-BiO的方法仍然

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