III1.6研究技術(shù)路線(xiàn)圖TiOTiO2/BiOI復(fù)合材料的制備TiOTiO2/BiOI復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征BET表征UVBET表征UV-Vis表征SEM表征XRD表征TiOTiO2/BiOI復(fù)合材料光催化降解亞甲基藍(lán)性能研究分析總結(jié)分析總結(jié)第2章實(shí)驗(yàn)部分TiO2/BiOI光催化材料的制TiO2/BiOI復(fù)合材料的催化降解性能的研究方法以及相應(yīng)的測(cè)試及表征手段。2.1實(shí)驗(yàn)試劑及原料實(shí)驗(yàn)中所使用的試劑及原料見(jiàn)表2-1。表2-1實(shí)驗(yàn)試劑及原料一覽表2-1Thereagentsandrawmaterials藥品名稱(chēng)級(jí)別生產(chǎn)廠家鈦酸四丁酯化學(xué)純上海展云化工有限公司硝酸鉍分析純天津市福晨化學(xué)試劑廠碘化鉀分析純天津市永大化學(xué)試劑有限公司次甲基藍(lán)分析純天津市天新精細(xì)化工開(kāi)發(fā)中心95%乙醇分析純哈爾濱市鑫田科技有限公司鹽酸分析純哈爾濱市鑫田科技有限公司冰醋酸分析純哈爾濱市鑫田科技有限公司去離子水——自制2.2實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)中所使用的儀器及設(shè)備見(jiàn)表2-2。表2-2實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備一覽表Tab.2-2Theapparatusandequipment儀器名稱(chēng)規(guī)格及型號(hào)生產(chǎn)廠家電子天平AR1140賽多利斯科學(xué)儀器有限公司磁力攪拌器HJ-6常州國(guó)旺儀器制造有限公司超聲波清洗器KQ5200V昆山市超聲儀器有限公司水熱反應(yīng)釜100mL鄭州博科儀器有限公司高速離心機(jī)TG16G鹽城市凱特實(shí)驗(yàn)儀器有限公司恒溫干燥箱202-3AB天津市泰斯特儀器有限公司多頭磁力攪拌器HJ-6A金壇市友聯(lián)儀器研究所馬弗爐SX-4-10上海天緣儀器廠光催化箱——自制真空泵SHZ-D(111)河南省予華儀器有限公司X-射線(xiàn)衍射儀D8Advance布魯克公司掃描電子顯微鏡PhenomProX荷蘭飛納儀器有限公司比表面積及孔徑分析儀V-Sorb2800P北京金埃普科技有限公司紫外-可見(jiàn)漫反射光譜儀Specord.plus德國(guó)耶拿分析儀器股份有限公司紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)Analytikjena德國(guó)耶拿分析儀器股份有限公司氙燈300W沈陽(yáng)普利德商貿(mào)有限公司2.3TiO2/BiOI復(fù)合材料的制備2.3.1TiO2的制備1、采用溶膠凝膠法制備TiO22.3.2BiOI的制備1、采用溶劑熱法制備BiOl材料(1)按Bi(NO3)3·5H2O和KI質(zhì)量比為5.0:1.7的比例，將Bi(NO3)3·5H2O溶于無(wú)水乙醇中，KI溶于去離子水中，將KI溶液緩慢地加入到硝酸鉍乙醇液中；(2)將該乳濁液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，在180℃下反應(yīng)24h；(3)產(chǎn)物冷卻，離心分離。沉淀先用無(wú)水乙醇洗滌3遍，再用去離子水洗滌3遍；(4)將洗滌好的沉淀物80℃真空干燥24h。2.3.3TiO2/BiOI材料的制備1、采用溶劑熱法制備TiO2/BiOI復(fù)合材料(1)量取135ml無(wú)水乙醇備用，取一定量的無(wú)水硝酸鉍加入其中，磁力攪拌30min；(2)待攪拌均勻后加入一定量的碘化鉀，再次磁力攪拌30min；(3)待再次均勻后加入2.3.1中制備的一定量二氧化鈦，二氧化鈦與無(wú)水硝酸鉍的比例為1:2，攪勻后備用；(4)將制備好的漿料裝入水熱反應(yīng)釜中，放入180℃的馬弗爐中24h后取出；(5)將取出的二元復(fù)合材料用無(wú)水乙醇洗滌兩遍，之后抽濾、烘干備用。2、制備不同復(fù)合比TiO2/BiOI復(fù)合材料在保證其他實(shí)驗(yàn)條件相同的前提下，按照的實(shí)驗(yàn)方法使用2.3.2的TiO2制備復(fù)合比（摩爾比）為1:3、1:2、1:1、2:1、3:1的TiO2/BiOI復(fù)合材料。無(wú)水硝酸鉍無(wú)水硝酸鉍無(wú)水乙醇攪拌混合溶液碘化鉀混合溶液TiO2混合溶液攪拌均勻溶劑熱反應(yīng)烘干復(fù)合材料圖2-1溶劑熱法制備TiO2/BiOI復(fù)合材料工藝流程圖Figure2-1TheexperimentalflowofTiO2/BiOIbysol-gel2.4表征方法2.4.1X射線(xiàn)衍射分析本文采用的是德國(guó)的布魯克公司生產(chǎn)的型號(hào)為D8AdvanceX射線(xiàn)衍射儀[55]。如圖2-2所示。對(duì)TiO2，BiOI，TiO2/BiOI復(fù)合材料的晶相結(jié)構(gòu)的分析，根據(jù)X射線(xiàn)譜線(xiàn)特征，可以判斷復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、晶格數(shù)等。XRD衍射峰根據(jù)公式(2-1)可進(jìn)一步估算所制備的催化材料的平均粒徑。

平均粒徑計(jì)算(Scherrer)公式為（2-1）式中，Dhkl—晶面(hkl)的平均晶粒尺寸(nm);

βhkl—衍射峰的半高寬(rad);

K—Scherrer常數(shù)=0.94；

λ—射X射線(xiàn)波長(zhǎng)(A)；θ—衍射(hkl)的布拉格角。圖2-2X射線(xiàn)衍射儀Figure2-2TheimageofX-raydiffractometer2.4.2掃描電子顯微鏡分析掃描電子顯微鏡，它是通過(guò)對(duì)電子束的聚焦掃描，從而獲得圖像信息，包含樣品表面的形貌及物質(zhì)分布的狀況等方面的信息，電子束掃描模式一般為光柵掃描，電子束的位置與產(chǎn)生圖片的信號(hào)緊密關(guān)聯(lián)，本文所用的儀器是PhenomProX型掃描電子顯微鏡，是由荷蘭飛納儀器有限公司生產(chǎn)的，如圖2-3所示，用其來(lái)表征制備的TiO2/BiOI復(fù)合材料的微觀形貌及狀態(tài)[56]。圖2-3掃描電子顯微鏡Fig.2-3Theimageofscanningelectronmicroscope2.4.3N2吸附-脫附比表面積的測(cè)定2-4TiO2/BiOI復(fù)合材料進(jìn)行比表面積的測(cè)定。測(cè)試載氣為氮?dú)?，吸附的溫度?7k。圖2-4比表面積分析儀Figure2-4Theimageofspecificsurfaceareaanalyzer2.4.4紫外可見(jiàn)漫反射圖2--5為Specord.plus型德國(guó)耶拿分析儀器股份有限公司生產(chǎn)的紫外可見(jiàn)漫反射光譜儀。以BaSO4為參比測(cè)定樣品，掃描范圍為300-1100nm，儀器自帶的軟件將測(cè)得的漫反射數(shù)據(jù)值，根據(jù)漫反射定律，轉(zhuǎn)化為吸光度，得到所制備催化材料的漫反射吸收光譜。圖2-5紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)Figure2-5TheimageofThermogravimetricAnalysis2.5光催化性能評(píng)價(jià)2.5.1被降解對(duì)象的選擇為評(píng)價(jià)TiO2/BiOI復(fù)合材料光催化性能，經(jīng)過(guò)討論與查找文獻(xiàn)，并結(jié)合老師的指導(dǎo)意見(jiàn)，最終選取的是10mg/L的亞甲基藍(lán)溶液作為被降解對(duì)象。2.5.2光催化反應(yīng)裝置利用MB為模擬有機(jī)污染物來(lái)評(píng)價(jià)催化材料的催化活性。光催化降解實(shí)驗(yàn)中采用沈陽(yáng)普利德商貿(mào)有限公司生產(chǎn)的300

W的氙燈(λ=190-1100nm)為光源，光催化裝置如圖2-6所示，由四部分構(gòu)成，分別是鐵架臺(tái)、磁力攪拌器、反應(yīng)容器、氙燈光源。圖2-6光催化反應(yīng)裝置Figure2-6Photocatalyticreactiondevice光催化降解MB是在如圖2-6的光反應(yīng)裝置中進(jìn)行。取100

mL

10

mg/L的MB于反應(yīng)容器中，加入0.1

g所制備的光催化材料，在暗室中攪拌30

min實(shí)現(xiàn)吸附-脫附平衡，暗反應(yīng)后，在300

W氙燈光照下進(jìn)行降解率的測(cè)試，每隔15

min，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定一次MB溶液的吸光度并計(jì)算降解率[57]。2.5.3光催化降解率的表示1.最大吸收波長(zhǎng)的確定圖2-7為10mg/L的亞甲基藍(lán)吸光曲線(xiàn)，由圖2-7可以看出亞甲基藍(lán)的最大吸收波長(zhǎng)是665nm。圖2-7亞甲基藍(lán)吸光曲線(xiàn)Figure2-7Theimageofsubmethylblueabsorptioncurve2.降解率的計(jì)算公式(2-2)，以MB濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)如圖2-8所示，此標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的線(xiàn)性相關(guān)性R2為0.9982，斜率為0.1289，截距為0.0408[58]。Lamber—Beer定律：A=Kbc(2-2)圖2-8MB標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)圖Figure2-8standardcurveofMB圖2-8MB標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)圖可知，吸光度值與溶液濃度成正比。所以可以根據(jù)式(2-3)對(duì)催化材料降解MB的降解率進(jìn)行計(jì)算[59]：D=[(C0-Ct)/C0]×100%=[(A0-At)/A0]×100%(2-3)第3章結(jié)果與討論3.1TiO2/BiOI復(fù)合材料的表征結(jié)果與分析3.1.1晶體圖3-1

為2.3.1

制備的TiO2、2.3.2制備的BiOI以及樣品TiO2/BiOI復(fù)合材料的XRD圖。由圖3-1

可知，樣品TiO2/BiOI復(fù)合材料的特征衍射峰經(jīng)過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)卡片對(duì)比發(fā)現(xiàn)可以分為兩類(lèi):一類(lèi)與四方銳鈦礦晶相的TiO2(JCPDS

#21-1272)基本相似，主要特征衍射峰的位置是2θ=25.5°、38.1°、48.2°、54.6°、62.7°，分別與銳鈦礦晶相TiO2的(101)、(004)、(200)、

(105)、

(204)

晶面相對(duì)應(yīng):另一類(lèi)與四方晶相BiOI

(JCPDSNo.73-2062)基本吻合，主要特征行射峰的位置為2θ=29.7°、31.7°

、39.4°

、45.6°、51.5°、55.2°、

66.2°，分別對(duì)應(yīng)著B(niǎo)iOI的(012)、(110)、(013)、(020)、(114)、(122)、(220)晶面的特征衍射峰，TiO2與BiOI復(fù)合之后，衍射峰都發(fā)生了明顯的偏移變化，說(shuō)明二者之間存在一定的協(xié)同作用。樣品TiO2/BiOI復(fù)合材料的XRD譜圖中有TiO2和BiOI的特征峰同時(shí)存在，這表明樣品TiO2/BiOI復(fù)合材料是由四方銳鈦礦晶相的TiO2和四方晶相的BiOI共同組成的。圖3-1TiO2,BiOI和TiO2/BiOI的XRD譜圖Figure3-1XRDspectrumTiO2,BiOIandTiO2/BiOI從圖3-2中可以明顯觀察到TiO2/BiOI復(fù)合材料的晶面特征峰較TiO2(101)晶面特征峰發(fā)生了明顯的偏移現(xiàn)象。這也進(jìn)一步說(shuō)明，TiO2與BiOI成功復(fù)合在一起。圖3-2TiO2和TiO2/BiOI的XRD局部譜圖Figure3-2XRDspectrumTiO2andTiO2/BiOI圖3-3為不同復(fù)合比TiO2/BiOI復(fù)合材料的XRD圖，可以看出其中TiO2特征峰強(qiáng)度在逐漸增強(qiáng)，而B(niǎo)iOI特征峰強(qiáng)度在逐漸減弱。通過(guò)TiO2和BiOI的含量可以對(duì)復(fù)合材料特征峰峰值進(jìn)行影響，進(jìn)而說(shuō)明，TiO2/BiOI復(fù)合材料制備成功。圖3-3不同復(fù)合比TiO2/BiOI的XRD譜圖Figure3-3XRDspectrumTiO2/BiOIofdifferentmassratio由圖3-3的XRD譜圖中相應(yīng)的四方晶相BiOI(012)晶面的衍射峰半高寬數(shù)據(jù)，根據(jù)(2-1)公式，復(fù)合比分別為1:3、1:2、1:1、2:1、3:1的TiO2/BiOI復(fù)合材料的平均粒徑分別約為13.4、13.2、13.0、14.4和14.6

nm，如表3-1所示。表3-1各樣品的平均粒徑一覽表Table3-1Listofaverageparticlesizeofeachsample樣品1:31:21:12:13:1平均粒徑/nm13.413.213.014.4微觀形貌為了深入研究TiO2/BiOI復(fù)合材料的微觀形貌及元素組成，對(duì)其進(jìn)行了SEM和能譜分析，見(jiàn)圖3-4。由圖3-4

(a)可知,

2.3.1制備的TiO2顆粒呈球狀，

圖3-4(b)可知2.3.2制備的BiOI為典型的片狀結(jié)構(gòu)。從圖3-4

(c)看出，TiO2與BiOI復(fù)合后，會(huì)形成花簇狀的結(jié)構(gòu)，TiO2的球體結(jié)構(gòu)與BiOI片狀結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，形成了一個(gè)缺陷界面。BiOI與TiO2復(fù)合所形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)就屬于一種面缺陷。異質(zhì)結(jié)處原子排列不規(guī)則，這也有效的降低了光生電子與空穴的復(fù)合速率，進(jìn)而增強(qiáng)光催化性能。圖3-4

(d)為T(mén)iO2/BiOI復(fù)合材料的EDS能譜圖。圖3-4

SEM圖(a)TiO2(b)BiOI

(c)TiO2/BiOI

(d)TiO2/BiOI的EDS能譜圖(a)TiO2(b)BiOI

(c)TiO2/BiOI

(d)

EDSofTiO2/BiOI3.1.3比表面積TiO2的SBET為45.4

m2/g.

BiOI的SBET為3.4

m2/g。由于BiOI較小的SBET導(dǎo)致TiO2/BiOI系列復(fù)合材料的SBET反而比TiO2小。隨著B(niǎo)iOI含量的增加，TiO2/BiOI光催化材料的比表面積逐漸減小，比表面積分別為33.9、28.8、22.8

m2/g,TiO2/BiOI（1:3）<TiO2/BiOI(1:2)<TiO2/BiOI(1:1),說(shuō)明BiOI含量越高，TiO2/BiOI復(fù)合材料的比表面積越小。表3-2各樣品的比表面積一覽表Table3-2Listofspecificsurfaceareasofeachsample樣品TiO2BiOI1:31:21:12:13:1SBET/(m2/g)45.53.422.828.833.935.737.3圖3-5為T(mén)iO2/BiOI(1:2)的氮?dú)馕?脫附等溫線(xiàn)。由圖3-5可知TiO2/BiOI(1:2)的氮?dú)馕?脫附等溫線(xiàn)具備H1吸附滯回線(xiàn)的IV型等溫線(xiàn)，所以樣品TiO2/BiOI(1:2)屬于介孔結(jié)構(gòu)。圖3-5TiO2/BiOI(1:2)復(fù)合材料的N2吸附等溫線(xiàn)Figure3-5N2adsorptionisothermofTiO2/BiOI(1:2)composite3.1.4光吸收特性光吸收特性是光催化材料的一個(gè)重要考察參數(shù)，通過(guò)光吸收特性也可以確定光催化材料的帶隙能。圖3-6為T(mén)iO2,

BiOI和TiO2/BiOI光催化材料的

UV-vis

DRS

吸收光譜圖。由圖3-6可以知道TiO2只在λ<400nm的光區(qū)有吸收，可以明顯的看到BiOI的吸收邊界為600nm。

與TiO2相比，TiO2/BiOI（1:2）樣品的吸收邊界明顯發(fā)生紅移現(xiàn)象。TiO2/BiOI復(fù)合材料在300-1100m均有較強(qiáng)吸收，BiOI可以有效地提高復(fù)合材料對(duì)光的利用率。TiO2,

BiOI和

TiO2/BiOI的UV-vis

DRS

吸收光譜圖

UV-vis

DRSabsorptionspectraofTiO2,

BiOIand

TiO2/BiOI根據(jù)Kubelka-Munk方程，見(jiàn)式Ahv=c(hv-Eg)n(3-1)

TiO2/BiOI復(fù)合材料，相比TiO2和BiOI的禁帶寬度明顯變窄，這很好的說(shuō)明將TiO2與BiOI復(fù)合是正確的選擇可以有效地達(dá)到窄化光催化材料禁帶寬度的目的，進(jìn)而提高對(duì)光能的利用率。圖3-7TiO2,

BiOI和

TiO2/BiOI的帶隙能圖TiO2,

BiOIand

TiO2/BiOI圖3-8為不同復(fù)合比的TiO2/BiOI的UV-visDRS吸收光譜圖。由圖3-8可知，不同復(fù)合比制得的TiO2/BiOI光催化材料在紫外光區(qū)和可見(jiàn)光區(qū)都有不同程度的吸收。所有TiO2/BiOI復(fù)合材料的吸收范圍都在300~1100

nm之間，從復(fù)合比為1:1、2:1、3:1的TiO2/BiOI復(fù)合材料可以看出，隨著TiO2含量的增加在300-400

nm紫外光區(qū)域的吸收強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，這是因?yàn)門(mén)iO2本身在紫外光區(qū)就有強(qiáng)吸收性。從復(fù)合比為1:1、1:2、1:3的TiO2/BiOI復(fù)合材料可以看出，隨著B(niǎo)iOI含量的增加可見(jiàn)光區(qū)域的光響應(yīng)強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，這是由于BiOI帶隙窄,引入BiOI有利于提高可見(jiàn)光吸收，有助于提高可見(jiàn)光催化性能。因此TiO2與窄帶隙BiOl進(jìn)行復(fù)合，較TiO2禁帶寬度變窄，使可見(jiàn)光區(qū)的吸收范圍拓寬。圖3-8

不同復(fù)合比TiO2/BiOI的UV-visDRS吸收光譜

UV-vis

DRSabsorptionspectraTiO2/BiOIofdifferentmassratio根據(jù)Kubelka-Munk方程，見(jiàn)式(3-1)可以得到圖3-9的線(xiàn)性關(guān)系，圖3-9為不同復(fù)合比的TiO2/BiOI的帶隙能圖，由圖3-9可知，復(fù)合比分別為1:3、1:2、1:1、2:1、3:1的TiO2/BiOI復(fù)合材料禁帶寬分別為1.67、1.54、1.60、1.77、2.37eV,復(fù)合比1:2的TiO2/BiOI復(fù)合材料擁有最小的禁帶寬度，因此對(duì)可見(jiàn)光吸收效果也最好。圖3-9不同復(fù)合比的TiO2/BiOI的帶隙能圖differentmassratio

TiO2/BiOI3.2TiO2/BiOI復(fù)合材料光催化降解性能研究結(jié)果3.2.1光催化降解性能本節(jié)選取濃度為10mg/L的MB作為被降解對(duì)象。TiO2與不同復(fù)合比的TiO2/BiOI復(fù)合材料的用量等條件均保持一致。圖3-10為不同復(fù)合比TiO2/BiOI的光催化降解圖，各復(fù)合比TiO2/BiOI復(fù)合材料對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化降解效率明顯高于TiO2和BiOI，表明TiO2復(fù)合窄帶隙的BiOI后提高了光催化活性，有效改善了對(duì)光能利用效率低的問(wèn)題。隨著B(niǎo)iOI含量的培加，降解率分別為40%、42.3%、36.2%，TiO2/BiOI（1:3)<TiO2/BiOI(1:1)<TiO2/BiOI(1:2),TiO2/BiOI(1:2)具有最高的光催化活性可以歸因于BiOI本身良好的可見(jiàn)光響應(yīng)，進(jìn)一步增加BiOI的含量，TiO2/BiOI(1:3)降解率反而下降的原因可能是大量的BiOI造成了團(tuán)聚。隨著TiO2含量的增加，降解率逐漸下降，分別為40%、31.7%、26.3%，TiO2/BiOI(3:1)<TiO2/BiOI(2:1)<TiO2/BiOI(1:1),這是由于TiO2本身只在紫外光區(qū)有響應(yīng)以及較大的禁帶寬度造成的。圖3-10不同復(fù)合比TiO2/BiOI的光催化降解圖根據(jù)Langmuir-Hinshewood

(L-H)

模型的一級(jí)簡(jiǎn)化公式見(jiàn)(3-2)所示。將In(C/Co)對(duì)t作圖，可以得到一條直線(xiàn)，直線(xiàn)的斜率為k1。Langmuir-Hinshewood

(L-H)

模型的一級(jí)簡(jiǎn)化公式(3-2)圖3-11為不同復(fù)合比TiO2/BiOI復(fù)合材料降解MB的一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)，根據(jù)圖3-11可以看出，所有樣品對(duì)MB的可見(jiàn)光降解都符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并且TiO2和BiOI的含量明顯影響TiO2/BiOI復(fù)合材料的光催化活性。當(dāng)TiO2，和BiOI的質(zhì)量比為1:2時(shí)，TiO2/BiOI

降解MB一級(jí)動(dòng)力學(xué)常數(shù)達(dá)到最大值0.00917min-1分別是TiO2

(0.00362

min-1)和BiOI

(0.00604

min-1)的2.5倍和1.5倍，這是由于TiO2和BiOI形成異質(zhì)結(jié)能使電子-空穴對(duì)有效遷移和分離,并且當(dāng)TiO2和BiOI質(zhì)量比達(dá)到1:2時(shí)，TiO2可以均勻的附著在BiOI表面，形成異質(zhì)界面。進(jìn)一步增加BiOI的含量，TiO2/BiOI(1:3)的速率常數(shù)k1的值為0.00749

min'.隨著TiO2含量的增加TiO2/BiOI(1:1)、TiO2/BiOI(2:1)、TiO2/BiOI(3:1)速率常數(shù)分別是0.00851、0.00635、0.00509

min-1。這表明TiO2的含量越高，TiO2/BiOI復(fù)合材料的光催化活性越低。圖3-11不同復(fù)合比TiO2/BiOI降解MB的一級(jí)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)圖Figure3-11FirstorderdynamicscurveofMBloadedTiO2/BiOIondifferentmassratio3.2.2光催化降解機(jī)理圖3-12為T(mén)iO2/BiOI光催化模擬圖，圖3-12(a)為T(mén)iO2和BiOI能帶結(jié)構(gòu)示意圖，從圖3-12中可以知道，n型半導(dǎo)體TiO2的禁帶寬度為3.2eV，因?yàn)槠浣麕挾冗^(guò)寬，所以TiO2對(duì)光能的利用率受到限制，其僅在在紫外光區(qū)有吸收，在可見(jiàn)光區(qū)完全沒(méi)有響應(yīng)，而太陽(yáng)光的絕大部分由可見(jiàn)光組成。p型半導(dǎo)體BiOI的禁帶寬度為1.7eV，其擁有層狀結(jié)構(gòu)，這樣當(dāng)光照射時(shí)，層狀結(jié)構(gòu)更好的對(duì)光進(jìn)行反射吸收，但由于BiOI的禁帶寬度太窄，也造成了電子和空穴復(fù)合快的缺點(diǎn)。圖3-12(b)為T(mén)iO2/BiOIn-p異質(zhì)結(jié)的平衡狀態(tài)，當(dāng)受到光的照射時(shí)，BiOI產(chǎn)生的光生電子向TiO2轉(zhuǎn)移，而產(chǎn)生的空穴留在自身的能帶中，這樣既能提高對(duì)光的利用，也能有效地分離光生電子及空穴的復(fù)合。圖3-12TiO2/BiOI光催化模擬圖(a)TiO2和BiOI能帶結(jié)構(gòu)(b)TiO2/BiOIn-p結(jié)平衡狀態(tài)Figure3-12TiO2/BiOIphotocatalyticsimulationdiagram(a)TiO2andBiOIbandstructure(b)TiO2/BiOIn-pjunctionequilibriumstate結(jié)論本論文通過(guò)窄帶隙的BiOI與TiO2進(jìn)行復(fù)合制備出了具有高催化性能的TiO2/BiOI復(fù)合材料并對(duì)其光催化性能進(jìn)行研究，主要得出以下結(jié)論：1、通過(guò)溶劑熱法制備了TiO2/BiOI復(fù)合材料，XRD和能譜圖結(jié)果表明所制備的復(fù)合材料為T(mén)iO2和BiOI復(fù)合而成的，SEM結(jié)果表明復(fù)合材料呈花簇狀均勻分散并形成了異質(zhì)結(jié)構(gòu)有效促進(jìn)光生電子-空穴分離；BET結(jié)果表明復(fù)合后比表面積減小，這是因?yàn)锽iOI本身的面積比較小造成的；UR結(jié)果表明BiOI與復(fù)合TiO2復(fù)合增強(qiáng)了可見(jiàn)光區(qū)吸收強(qiáng)度，并窄化了禁帶寬度，提高了對(duì)光能的利用率。2、實(shí)驗(yàn)表明TiO2與BiOI復(fù)合比為1:2時(shí)復(fù)合材料的光催化性能最好，降解率達(dá)到了42.3%，分別是TiO2、BiOI的2.35、1.46倍，降解MB的一級(jí)動(dòng)力學(xué)常數(shù)分別是TiO2、BiOI的2.5、1.5倍。這充分說(shuō)明TiO2/BiOI復(fù)合材料具有良好的光催化活性。

致謝雖然受到種種困難影響未能開(kāi)學(xué)，但我還是完成了這篇論文，這其中最重要的原因就是薛麗梅老師的指點(diǎn)。這篇論文從開(kāi)題到思路再到實(shí)驗(yàn)表征，都離不開(kāi)薛老師的精心指導(dǎo)，可以說(shuō)沒(méi)有薛老師的幫助就沒(méi)有這篇論文的完成，就算是因?yàn)橐咔榈挠绊懯沟梦覀儫o(wú)法開(kāi)學(xué)，薛老師還是每周固定抽出時(shí)間來(lái)通過(guò)視頻開(kāi)會(huì)幫助我們，使我順利完成論文，值此機(jī)會(huì)我想向薛麗梅老師說(shuō)一聲謝謝。

與此同時(shí)我也對(duì)實(shí)驗(yàn)室的幾位老師表示感謝，感謝實(shí)驗(yàn)室老師為我提供所需的藥品，感謝實(shí)驗(yàn)室老師們?cè)谖矣龅嚼щy時(shí)的熱情幫助，同時(shí)也感謝安鳳志學(xué)姐和我同組的宦宣浩、焦靖霖、甘林林同學(xué)在我實(shí)驗(yàn)時(shí)、繪圖時(shí)對(duì)我的幫助，同時(shí)也感謝我的朋友們?cè)谖胰狈ψ孕艜r(shí)給我鼓勵(lì)，你們的這些幫助使我能夠完成此次實(shí)驗(yàn)。感謝大家對(duì)我的包容和幫助。謝謝你們！在此畢業(yè)之際，祝母校蒸蒸日上，祝老師工作順利，祝同學(xué)們前途無(wú)量，未來(lái)可期！

參考文獻(xiàn)[1]陳安,劉振華.光催化材料的研究和發(fā)展趨勢(shì)[J].廣東化工,2017,44(09):138-140.[2]郭婧,戴友芝,劉林,陳躍輝,周瓊芝.光催化氧化技術(shù)在環(huán)境治理方面的研究進(jìn)展[J].廣東化工,2019,46(16):85-86.[3]殷榕燦,崔玉民,苗慧,李慧泉,張穎,儲(chǔ)陸峰.TiO2光催化降解有機(jī)染料反應(yīng)機(jī)理[J].水處理技術(shù),2020,46(03):11-15.[4]潘鵬,段繼海.TiO2晶面調(diào)控改性研究[J].當(dāng)代化工,2020,49(02):369-372.[5]JingLu,YongWang,JianfengHuang,JieFei,LiyunCao,CuiyanLi.InsitusynthesisofmesoporousC-dopedTiO2singlecrystalwithoxygenvacancyanditsenhancedsunlightphotocatalyticproperties[J].DyesandPigments,2017,144.[6]谷向明.金屬離子摻雜與貴金屬沉積對(duì)TiO2光催化性能的影響研究[J].化工管理,2015(26):165.[7]陳順生,曹鑫,陳春卉,周毓雯,盧小菊.TiO2基復(fù)合光催化劑研究進(jìn)展[J].功能材料,2018,49(07):7039-7049+7056.[8]孔春燕,陳玉婷,王愛(ài)麗,商書(shū)波,王文強(qiáng),張秀玲,王芳.納米TiO2制備、表征及光催化降解染料廢水的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)[J].山東化工,2020,49(03):217-219.[9]裴琦.BiOI/TiO2微納復(fù)合材料的制備及光電性能研究[D].遼寧大學(xué),2016.[10]王世琦,霍文燚,徐正超,張旭海,周雪峰,方峰.鈷摻雜TiO2納米管陣列薄膜的制備及其光催化還原性能[J].材料研究學(xué)報(bào),2020,34(03):176-182.[11]趙鵬,張晉騰,林艷紅.Mg-ZnO復(fù)合物的紫外光催化效率及協(xié)同作用研究[J].高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào),2020,41(03):538-547.[12]肖姍姍,畢菲,趙麗,王立艷,蓋廣清.氧化亞銅基復(fù)合光催化劑的研究進(jìn)展[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2020,52(01):22-25.[13]LinYan,FanYang,ChaoYouTao,XuanLuo,LinZhang.HighlyefficientandstableCu2O–TiO2intermediatephotocatalyticwatersplitting[J].CeramicsInternational,2020,46(7).[14]任秋燕,傅敏,汪成,季雨晴.Bi2S3復(fù)合光催化材料可見(jiàn)光催化研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工,2020,40(03):60-63.[15]馬允,鄭權(quán).金屬摻雜納米二氧化鈦光催化劑的研究進(jìn)展[J].榆林學(xué)院學(xué)報(bào),2020,30(02):50-55.[16]朱佳新,熊裕華,郭銳.二氧化鈦光催化劑改性研究進(jìn)展[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2020,52(03):23-27+54.[16]朱佳新,熊裕華,郭銳.二氧化鈦光催化劑改性研究進(jìn)展[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2020,52(03):23-27+54.[17]易云莉,畢先均.離子摻雜型TiO2光催化劑研究進(jìn)展[J].化工管理,2020(03):21-22.[18]王超.Fe/Cu/Ce離子摻雜二氧化鈦制備工藝及光催化性能研究[D].安徽工業(yè)大學(xué),2019.[19]胡省義.稀土金屬鑭與雜多酸摻雜改性TiO2的制備及光催化性能[D].華東理工大學(xué),2019.[20]王麗,陳永,趙輝,韓冰,孫瑞敏.非金屬摻雜二氧化鈦光催化劑的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào),2015,29(01):147-151.[21]SimsekEB.SolvothermalsynthesizedborondopedTiO2catalysts:photocatalyticdegradationofendocrinedisruptingcompoundsandpharmaceuticalsundervisiblelightirradiation[J].AppliedCatalysisBEnvironmental,2017,200:309-322.[22]周興華,段萍,羅玉萍,朱忠其,張瑾,柳清菊.鑭摻雜納米二氧化鈦光催化劑的制備及性能研究[J].材料導(dǎo)報(bào),2015,29(S1):1-3+7.[23]和嬌嬌,杜慧玲,杜嫻,劉俊.鑭摻雜混晶結(jié)構(gòu)TiO2納米粉體的制備及其光催化性能[J].人工晶體學(xué)報(bào),2014,43(06):1529-1534.[24]張偉.TiO2光敏化研究進(jìn)展[J].廣東化工,2009,36(11):94-97.[25]徐志兵,嚴(yán)家平,鈕志遠(yuǎn),萬(wàn)正強(qiáng).光敏化Ag/TiO2催化劑的制備及其催化性能[J].石油化工,2013,42(03):330-333.[26]劉潤(rùn)田,李道榮,王福振.SnO2/TiO2復(fù)合光催化材料的制備[J].廣東化工,2019,46(11):10-11+9.[27]李玉珍,呂寶華,姚陳忠.TiO2-ZnO復(fù)合材料的制備及光催化性能研究[J].稀有金屬與硬質(zhì)合金,2019,47(06):48-51+58.[28]王竹梅,李月明,廖潤(rùn)華,沈宗洋,左建林.NiO/TiO2復(fù)合納米管的水熱制備及光催化性能[J].光子學(xué)報(bào),2019,48(03):81-87.[29]李躍軍,曹鐵平,趙艷輝,孫大偉,王霞.Bi@Bi2Sn2O7/TiO2等離子體復(fù)合纖維的制備及增強(qiáng)的光催化產(chǎn)氫活性[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào),2019,35(08):1371-1378.[30]馬鳳延,楊陽(yáng),李娜,楊麒麟,李尚錦,申路嚴(yán).Bi2WO6/TiO2納米管異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的多模式下的光催化活性比較（英文）[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào),2017,33(09):1656-1666.[31]章傳力,李軍,邱正紅.TiO2/SiO2復(fù)合材料的制備、表征及光催化降解羅丹明B的研究[J].化學(xué)工程與裝備,2019(12):51-53.[32]劉雯雯,柴濤,蘭樹(shù)仁,張新宇.石墨烯-納米二氧化鈦復(fù)合材料的綠色制備及性能研究[J].現(xiàn)代化工,2020,40(03):186-189.[33]郭梅,任學(xué)昌,王建釗,康赟,孟悅.TiO2/pg-C3N4復(fù)合催化劑的制備及光催化性能[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),2019,39(12):5119-5125.[34]鄭會(huì)奇,陳晉,趙楊,王文東,雷西萍.溶劑熱法原位制備TiO2/Ti3C2Tx復(fù)合材料及其光催化性能[J/OL].硅酸鹽學(xué)報(bào):1-7[2020-04-13].[35]徐志永,白春華,李光輝,樊雪敏.納米TiO2/硅藻土復(fù)合材料光催化降解甲基橙的研究[J/OL].應(yīng)用化工:1-8[36]QingSun,HuiLi,ShuilinZheng,ZhimingSun.Characterizationsofnano-TiO2/diatomitecompositesandtheirphotocat