摘要
近年来，光催化技术因其低耗能和低成本低等特点成为当今社会解决环境污染问题的重要方法。BiOBr半导体光催化材料因其独特的层状结构受到人们的广泛关注，但BiOBr的带隙较宽(~2.9eV)，只能响应部分波段的可见光。为提高BiOBr的光催化效率，本文采用以下方法对其进行改性：利用贵金属合金材料的等离子体共振效应使光生电子迁移至贵金属材料，抑制光生电荷复合的方法；采用Ⅱ型复合和贵金属修饰相结合的方法进一步提高光生电荷的分离效率；通过构建Z型复合材料在保持氧化还原能力的前提下分离光生电子和空穴。本论文提出了BiOBr光催化材料的几种改性办法，为光催化技术的发展提供一定的帮助。本论文主要研究内容包括： (1)采用光还原法将AuAg合金纳米颗粒均匀修饰在BiOBr纳米片表面获得AuAg/BiOBr复合光催化剂。在模拟太阳光照射下进行光催化降解染料(AO7和RhB)和还原Cr(Ⅵ)实验，实验结果可知，贵金属纳米颗粒的修饰明显地提高了BiOBr的光催化效率。并且根据光催化循环实验发现AuAg/BiOBr复合物的光催化稳定性较好。分析AuAg/BiOBr复合光催化剂的反应机理得出AuAg合金纳米颗粒修饰在BiOBr表面后，受光激发产生了等离子体共振效应，既促进了光生电荷的分离又增加了光生电荷的产量。 (2)利用水热法将BaTiO3纳米颗粒修饰在BiOBr表面，通过光还原法将AuAg合金纳米颗粒修饰在未被BaTiO3纳米颗粒覆盖的BiOBr纳米片表面，获得AuAg/BiOBr/BaTiO3复合物。在可见光的激发下进行光催化降解和还原反应，实验结果表明AuAg合金和BaTiO3纳米颗粒的修饰提高了BiOBr复合光催化剂的光催化效率。通过对AuAg/BiOBr/BaTiO3复合光催化剂的机理分析可知，BiOBr中的光生电子被AuAg合金捕获，而光生空穴流向BaTiO3纳米颗粒，实现了光生电荷沿不同方向迁移，从而大幅提升了BiOBr光催化剂的催化效率。 (3)通过水热法获得CuS/BiOBr复合物。利用XRD和SEM等对产物进行表征，得出本实验成功地将粒径约为50-100nm的CuS纳米颗粒修饰在BiOBr纳米片表面。通过电化学和荧光测试结果表明复合物光生电荷的分离和迁移效率都高于BiOBr单体。并在模拟太阳光的照射下进行光催化降解和还原实验结果表明CuS的修饰明显地提高了BiOBr的光催化性能。分析其光催化反应机理得出，CuS和BiOBr之间构成了Z型异质结，在提高光生电荷分离效率的同时又保留了半导体较强的氧化还原能力，进而提升光催化效率。
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