摘要
铋系半导体光催化剂具有原料价格较低廉、可见光催化活性较好等优势，是有着广泛应用前景的光催化材料。但因其较高的光生载流子复合效率、较少的反应活性位点等制约了其在污水处理领域的应用。本文采用两步法制备了Bi2WO6/BiOBr、TiO2/BiOBr和TiO2/Bi2WO6三种“Z”型铋系半导体异质结，并通过有效调控异质结的形貌结构，提高了光吸收性能、光生载流子的迁移速率和光催化活性；采用XRD，XPS，FE-SEM，TEM，BET，DRS等表征手段，对三种铋系半导体异质结的形貌、化学组成、晶体结构、比表面积等进行了表征，探讨了三种铋系半导体异质结的光催化反应机理。主要研究结果如下： （1）采用离子液体-水热两步法合成了类核壳结构的Bi2WO6/BiOBr“Z”型异质结。首先，通过离子液体法合成绣球花状的BiOBr微球，然后采用水热法，应用离子交换反应，在BiOBr微球表面负载一定量的Bi2WO6。所合成的Bi2WO6与BiOBr理论摩尔比为1∶4的Bi2WO6/BiOBr异质结，在可见光下分别照射120min、180min和20min后，对罗丹明B（RhB）、重铬酸钾和盐酸四环素（TC）的光降解率分别为98.29%、77.80%和79.54%，分别是纯Bi2WO6的1.35倍、1.90倍和1.96倍，且催化剂的用量为5mg，远小于常规用量。 （2）采用离子液-水热两步法制备了花状TiO2/BiOBr“Z”型异质结。当TiO2与BiOBr的理论摩尔比为4∶1的TiO2/BiOBr异质结在可见光照射12h后，对焦糖色素的降解率达72.82%，分别是纯BiOBr和TiO2的1.31倍和1.94倍。TiO2与BiOBr的理论摩尔比为2∶1的TiO2/BiOBr在可见光辐照180min后，对RhB的降解效率达99.44%，是纯TiO2的1.46倍。TiO2与BiOBr的理论摩尔比为5∶1的TiO2/BiOBr，在催化剂用量仅为5mg，远低于常规用量的情况下，可见光照射60min后，对TC的降解率达79.33%，是纯BiOBr的2.23倍。 （3）采用两步水热法合成了花状的TiO2/Bi2WO6“Z”型异质结。相比于纯TiO2和Bi2WO6，TiO2/Bi2WO6具有更优异的光催化活性。在催化剂用量仅为5mg时，TiO2与Bi2WO6的理论摩尔比为4∶1的TiO2/Bi2WO6异质结对TC和RhB的降解率分别为99.09%（光照60min后）和92.70%（光照100min后），分别是纯TiO2的1.11倍和1.35倍。在可见光照射12h后，TiO2与Bi2WO6的理论摩尔比为5∶1的TiO2/Bi2WO6对焦糖色素的降解率为63.68%，是纯Bi2WO6的1.74倍。
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