不同煅燒溫度制備的n-p型CeO 2 /BiOBr光催化性能研究
發(fā)布時間：2021-03-01 22:03
采用微乳法制備了n-p型CeO2/BiOBr異質結,其中十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）既作為Br源,又作為"橋"使CTA+修飾在CeO2表面形成了穩(wěn)定的油包水微乳體系.利用XRD、SEM、HRTEM、UV-Vis DRS、BET、XPS等對樣品進行結構、形貌和光學性質進行表征,并對復合光催化劑進行了可見光下降解甲基橙（MO）的光催化活性研究.考察了不同煅燒溫度對合成CeO2/BiOBr的影響.結果表明:CeO2/BiOBr異質結相比于單體CeO2和BiOBr來說,它的光響應范圍大大增加,在可見光下降解MO具有更高的光催化活性.450℃下煅燒可使MO達到最佳的降解率,而高溫則會使催化劑發(fā)生燒結.機理研究表明,在CeO2與BiOBr復合體中,使有機物礦化的主要為CeO2價帶上的光生空穴.CeO2/BiOBr催化活性增強主要是由于在CeO2與BiOBr之間形成了n-p型的異...
【文章來源】：分子催化. 2016,30(02)北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
℃單體CeO2(a)，BiOBr(e)及不同煅燒溫度下(b-d)的C3B7異質結的XRD圖譜
掃描電鏡圖．可以看出，500℃微乳條件下制得的單體BiOBr為塊狀結構，而同等條件下的CeO2為不規(guī)則的粒子聚合物．從圖2c-d中的電鏡圖可以看出，BiOBr的表面出現(xiàn)了不規(guī)則粒子CeO2，這進一步表明了復合物樣品中CeO2與BiOBr的粒子之間成功復合．煅燒溫度越高，C3B7復合物樣品顆粒越小，分散性也越好，因為高的煅燒溫度使晶相結晶程度高，更有利于兩個半導體的復合．但是600℃的C3B7相比于450與500℃來說，復合物在一定程度上發(fā)生了形貌的變化，附著在BiOBr表面的CeO2的粒子變得精細．圖2500℃單體BiOBr(a)，CeO2(b)及不同煅燒溫度下(c-e)的C3B7異質結的SEM圖譜Fig．2SEMimagesof500℃pureBiOBr(a)，CeO2(b)andC3B7heterojunctionobtainedatdifferentcalcinationtemperatures(c-e)，(c)450℃，(d)500℃，(e)600℃2．3HRTEM分析圖3分別為煅燒溫度500℃下單體BiOBr，CeO2及C3B7異質結的高倍透射電鏡圖．圖a與圖b晶格間距分別為0．27和0．32nm，分別對應于四方晶系的BiOBr(110)和立方晶系的CeO2(111)面．從圖c中可以看出，在CeO2/BiOBr之間存在著一個明顯的異質結面，界面相對平滑，沒有過渡層或者非晶層存在，且此光催化材料條紋清晰規(guī)整，結晶度良好．2．4UV-VisDRS分析使用UV-VisDRS對制備的光催化劑進行光學表征．圖4為500℃單體BiOBr，CeO2及當CeO2與BiOBr的摩爾比為3∶7時，不同煅燒溫度下制得的C3B7復合樣品的紫外可見漫反射光譜圖．從圖中可以看出，CeO2在紫外區(qū)和可見光區(qū)都比BiOBr具有更好的光響應能力，而單體CeO2與BiOBr在可見光的500～850nm內無特征吸收．相比于CeO2和BiOBr單體，制備的C3B7復合?
圖3500℃下單體BiOBr(a)，CeO2(b)及C3B7異質結(c)的HRTEM圖譜Fig．3HRTEMimagesofpureBiOBr(a)，CeO2(b)andC3B7heterojunction(c)obtainedat500℃圖4500℃單體BiOBr(a)，CeO2(b)及不同煅燒溫度下(c-e)的C3B7異質結的UV-VisDRS圖Fig．4UV-Visdiffusereflectancespectrasof500℃pureBiOBr(a)，CeO2(b)andC3B7heterojunctionobtainedatdifferentcalcinationtemperatures(c-e)(c)450℃，(d)500℃，(e)600℃CeO2/BiOBr吸收發(fā)生紅移，異質結具有更強的可見光吸收，這與SEM給出的結果一致，隨著煅燒溫度的提高，C3B7的分散性越好，雖然在600℃時發(fā)生了燒結現(xiàn)象，但是其粒子的精細，使CeO2與BiO-Br表面更好的接觸，也同樣產(chǎn)生了很好的光響應能力．對曲線進行擬合估算樣品吸收閾值(λg)，單體BiOBr與CeO2的吸收閾值大致分別是463與485nm，相應的帶隙能為2．68與2．56eV，通過下列式子計算而得［37］:λg=1239．8/Eg(2)其中，λg為能帶波長，Eg為帶隙能．同樣的，隨著煅燒溫度的升高，C3B7復合物樣品的吸收能力也在逐漸增強．2．5BET分析使用BET方法測定光催化劑的比表面積．催化劑在接受具有足夠能量的光子時會產(chǎn)生光生電子-空穴對，經(jīng)過分離、遷移到晶體表面后，電子、空穴分別會與目標物發(fā)生還原、氧化反應，所以光催化比表面積越大，表面吸附能力越強，相應的其光催化反應活性就會增強［38］．表1為500℃單體CeO2，BiOBr及當CeO2與BiOBr的摩爾比為3∶7表1500℃單體CeO2，BiOBr及不同煅燒溫度下的C3B7異質結的比表面積Table1Thespecificareasof500℃pureCeO2，BiOBrandC3B7
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Fe-P共摻雜石墨相氮化碳催化劑可見光下催化性能研究[J]. 馬琳,康曉雪,胡紹爭,王菲. 分子催化. 2015(04)
[2]Ag-BiVO4復合光催化劑的制備及其可見光光催化機理的研究[J]. 吳春紅,方艷芬,趙萍,楊健,賈漫珂,黃應平. 分子催化. 2015(04)
[3]溶膠-凝膠法制備TiO2負載活化半焦光催化煙氣脫硝（英文）[J]. 孫圣楠,李春虎,楊微微,閆欣,鄭昱,王亮,卞俊杰. 分子催化. 2015(02)
[4]Fe摻雜改性TiO2的制備及其可見光催化醇氧化性能研究[J]. 張麗娜,鄧友全,石峰. 分子催化. 2015(02)
[5]基于等離子體型Ag@ AgBr插層K4Nb6O17的可控合成及光催化性能[J]. 王歡,劉利,胡金山,崔文權,梁英華. 分子催化. 2014(05)
[6]三維有序介孔/大孔TiO2微球的制備、表征及光催化性能[J]. 王婷,嚴孝清,趙士舜,薛超,楊貴東,楊伯倫,閻子峰. 分子催化. 2014(04)
[7]石墨烯-溴氧化鉍復合物的制備及可見光光催化性能研究[J]. 周薇,胡曉龍,趙小蓉,賈漫珂,黃應平,方艷芬. 分子催化. 2014(04)
[8]Ni/Zn/Cr系復合金屬氧化物的制備及其光催化還原二氧化碳性能研究[J]. 李炳杰,吳志堅,陳澍,上官文峰,袁堅. 分子催化. 2014(03)
[9]納米Cu的高分散制備及其對Cu/TiO2光催化分解水制氫性能的影響[J]. 楊俞,夏龍飛,范澤云,陳威,陳小平,袁堅,上官文峰. 分子催化. 2014(02)
[10]Pt/TiO2催化劑的制備及其在氨催化氧化中的應用[J]. 徐曉波,蒲學令,袁紹軍,蔣煒,梁斌. 分子催化. 2014(01)
本文編號：3058094
【文章來源】：分子催化. 2016,30(02)北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
℃單體CeO2(a)，BiOBr(e)及不同煅燒溫度下(b-d)的C3B7異質結的XRD圖譜
掃描電鏡圖．可以看出，500℃微乳條件下制得的單體BiOBr為塊狀結構，而同等條件下的CeO2為不規(guī)則的粒子聚合物．從圖2c-d中的電鏡圖可以看出，BiOBr的表面出現(xiàn)了不規(guī)則粒子CeO2，這進一步表明了復合物樣品中CeO2與BiOBr的粒子之間成功復合．煅燒溫度越高，C3B7復合物樣品顆粒越小，分散性也越好，因為高的煅燒溫度使晶相結晶程度高，更有利于兩個半導體的復合．但是600℃的C3B7相比于450與500℃來說，復合物在一定程度上發(fā)生了形貌的變化，附著在BiOBr表面的CeO2的粒子變得精細．圖2500℃單體BiOBr(a)，CeO2(b)及不同煅燒溫度下(c-e)的C3B7異質結的SEM圖譜Fig．2SEMimagesof500℃pureBiOBr(a)，CeO2(b)andC3B7heterojunctionobtainedatdifferentcalcinationtemperatures(c-e)，(c)450℃，(d)500℃，(e)600℃2．3HRTEM分析圖3分別為煅燒溫度500℃下單體BiOBr，CeO2及C3B7異質結的高倍透射電鏡圖．圖a與圖b晶格間距分別為0．27和0．32nm，分別對應于四方晶系的BiOBr(110)和立方晶系的CeO2(111)面．從圖c中可以看出，在CeO2/BiOBr之間存在著一個明顯的異質結面，界面相對平滑，沒有過渡層或者非晶層存在，且此光催化材料條紋清晰規(guī)整，結晶度良好．2．4UV-VisDRS分析使用UV-VisDRS對制備的光催化劑進行光學表征．圖4為500℃單體BiOBr，CeO2及當CeO2與BiOBr的摩爾比為3∶7時，不同煅燒溫度下制得的C3B7復合樣品的紫外可見漫反射光譜圖．從圖中可以看出，CeO2在紫外區(qū)和可見光區(qū)都比BiOBr具有更好的光響應能力，而單體CeO2與BiOBr在可見光的500～850nm內無特征吸收．相比于CeO2和BiOBr單體，制備的C3B7復合?
圖3500℃下單體BiOBr(a)，CeO2(b)及C3B7異質結(c)的HRTEM圖譜Fig．3HRTEMimagesofpureBiOBr(a)，CeO2(b)andC3B7heterojunction(c)obtainedat500℃圖4500℃單體BiOBr(a)，CeO2(b)及不同煅燒溫度下(c-e)的C3B7異質結的UV-VisDRS圖Fig．4UV-Visdiffusereflectancespectrasof500℃pureBiOBr(a)，CeO2(b)andC3B7heterojunctionobtainedatdifferentcalcinationtemperatures(c-e)(c)450℃，(d)500℃，(e)600℃CeO2/BiOBr吸收發(fā)生紅移，異質結具有更強的可見光吸收，這與SEM給出的結果一致，隨著煅燒溫度的提高，C3B7的分散性越好，雖然在600℃時發(fā)生了燒結現(xiàn)象，但是其粒子的精細，使CeO2與BiO-Br表面更好的接觸，也同樣產(chǎn)生了很好的光響應能力．對曲線進行擬合估算樣品吸收閾值(λg)，單體BiOBr與CeO2的吸收閾值大致分別是463與485nm，相應的帶隙能為2．68與2．56eV，通過下列式子計算而得［37］:λg=1239．8/Eg(2)其中，λg為能帶波長，Eg為帶隙能．同樣的，隨著煅燒溫度的升高，C3B7復合物樣品的吸收能力也在逐漸增強．2．5BET分析使用BET方法測定光催化劑的比表面積．催化劑在接受具有足夠能量的光子時會產(chǎn)生光生電子-空穴對，經(jīng)過分離、遷移到晶體表面后，電子、空穴分別會與目標物發(fā)生還原、氧化反應，所以光催化比表面積越大，表面吸附能力越強，相應的其光催化反應活性就會增強［38］．表1為500℃單體CeO2，BiOBr及當CeO2與BiOBr的摩爾比為3∶7表1500℃單體CeO2，BiOBr及不同煅燒溫度下的C3B7異質結的比表面積Table1Thespecificareasof500℃pureCeO2，BiOBrandC3B7
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Fe-P共摻雜石墨相氮化碳催化劑可見光下催化性能研究[J]. 馬琳,康曉雪,胡紹爭,王菲. 分子催化. 2015(04)
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[3]溶膠-凝膠法制備TiO2負載活化半焦光催化煙氣脫硝（英文）[J]. 孫圣楠,李春虎,楊微微,閆欣,鄭昱,王亮,卞俊杰. 分子催化. 2015(02)
[4]Fe摻雜改性TiO2的制備及其可見光催化醇氧化性能研究[J]. 張麗娜,鄧友全,石峰. 分子催化. 2015(02)
[5]基于等離子體型Ag@ AgBr插層K4Nb6O17的可控合成及光催化性能[J]. 王歡,劉利,胡金山,崔文權,梁英華. 分子催化. 2014(05)
[6]三維有序介孔/大孔TiO2微球的制備、表征及光催化性能[J]. 王婷,嚴孝清,趙士舜,薛超,楊貴東,楊伯倫,閻子峰. 分子催化. 2014(04)
[7]石墨烯-溴氧化鉍復合物的制備及可見光光催化性能研究[J]. 周薇,胡曉龍,趙小蓉,賈漫珂,黃應平,方艷芬. 分子催化. 2014(04)
[8]Ni/Zn/Cr系復合金屬氧化物的制備及其光催化還原二氧化碳性能研究[J]. 李炳杰,吳志堅,陳澍,上官文峰,袁堅. 分子催化. 2014(03)
[9]納米Cu的高分散制備及其對Cu/TiO2光催化分解水制氫性能的影響[J]. 楊俞,夏龍飛,范澤云,陳威,陳小平,袁堅,上官文峰. 分子催化. 2014(02)
[10]Pt/TiO2催化劑的制備及其在氨催化氧化中的應用[J]. 徐曉波,蒲學令,袁紹軍,蔣煒,梁斌. 分子催化. 2014(01)
本文編號：3058094
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