BiSbO4/BiOBr的制备及其可见光响应光催化性能

黄信哲 徐丽慧 杨悦 王黎明 刘章勇 王忠坚

引用本文: 黄信哲, 徐丽慧, 杨悦, 王黎明, 刘章勇, 王忠坚. BiSbO4/BiOBr的制备及其可见光响应光催化性能[J]. 无机化学学报, 2025, 41(2): 284-292. doi: 10.11862/CJIC.20240212 shu
Citation:  Xinzhe HUANG, Lihui XU, Yue YANG, Liming WANG, Zhangyong LIU, Zhongjian WANG. Preparation and visible light responsive photocatalytic properties of BiSbO4/BiOBr[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2025, 41(2): 284-292. doi: 10.11862/CJIC.20240212 shu

BiSbO4/BiOBr的制备及其可见光响应光催化性能

    通讯作者: 徐丽慧, E-mail: xulh0915@163.com
  • 基金项目:

    上海市自然科学基金面上项目 21ZR1426200

    国家先进印染技术创新中心科研基金项目 2022GCJJ22

    国家自然科学基金项目 51703123

    上海高校特聘教授岗位计划 

摘要: 采用两步水热法制备了BiSbO4/BiOBr复合材料,并对其微观形貌、物相结构、化学组成、光学性能、光催化性能进行测试。结果表明:由纳米棒组成的BiSbO4成功负载到片状BiOBr表面,二者产生的异质结结构不仅拓宽了催化剂的光响应范围还提升了光生电子-空穴对分离效率。其在模拟可见光下的光催化性能都优于单一的BiSbO4和BiOBr,当BiSbO4在复合材料中的质量分数为6%时,所制备的复合材料的光催化降解亚甲蓝(MB)性能最佳,其在模拟可见光下照射120 min后对MB的降解率达91.3%,经过4次循环后降解率仍有77.4%。

English

  • 目前环境问题已经成为世界关注的主要问题[1⁃3],其中水污染问题更是重中之重。在大力发展社会生产力、提高生活水平的同时,大量有机污染物被排放到水体中,对水环境造成严重威胁[4⁃5],目前应用比较广泛的污水处理方法有氧化法[6]、吸附法[7⁃8]和光催化技术[9]等。其中光催化技术在处理有机污染物方面因低毒、无污染等优点而备受关注[10⁃11]

    BiSbO4是一种新型光催化剂,其作为p型金属氧化物,具有独特的晶体结构和电子结构。其导带(CB)通常由p区金属的sp轨道杂化形成,这种电子结构有利于光生载流子的分离[12⁃13],在光催化降解有机污染物领域有着极大的应用前景[14⁃16],但BiSbO4是紫外光响应的宽带隙光催化剂,这极大地限制了其在光催化领域中的应用[17]。据有关报道[18],对BiSbO4改性可拓宽其光响应范围,是提升光催化性能的有效手段。改性方法包括单一元素掺杂、多种元素共掺杂和半导体复合改性等。目前相关研究对BiSbO4的改性多为离子掺杂,例如El⁃Bahy等[19]与Ajmal等[20]分别将Ag和Al引入到BiSbO4中,通过引入金属离子提升了BiSbO4的光催化活性,但BiSbO4的光响应范围仍在紫外光范围,其光催化降解MB的效果也未有显著提升。对于BiSbO4这类较大带隙的半导体,引入一个窄带隙的半导体形成异质结结构是一个有效促进2种半导体活性的方法[21]。BiOBr作为一种窄带隙的半导体,具有较广的光响应范围和较稳定的光化学稳定性等优点[22],然而BiOBr的光催化活性仍低于其他光催化剂且具有光生电子-空穴对易复合等缺陷,使其在光催化领域中存在一定局限性[23]。选用BiOBr作为BiSbO4复合改性的材料,不仅可以将BiSbO4的光催化响应范围拓宽到可见光,还可改善BiOBr的光催化效率,二者协同作用,可大幅提升复合材料光催化效果。

    基于此,我们通过简单的两步水热法将BiSbO4沉积到BiOBr的表面,制备出BiSbO4含量不同的BiSbO4/BiOBr光催化剂。结果表明,相对纯BiSbO4和BiOBr,复合材料表现出高催化活性。以光催化降解亚甲蓝(MB)实验结果作为评判标准,得出二者复合的最佳配比。

    五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O,分析纯)购自上海波尔化学试剂有限公司;三氧化二锑(Sb2O3,分析纯)购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司;溴化钾(KBr,分析纯)、三水合亚甲蓝(C16H18ClN3S·3H2O,分析纯)购自上海泰坦科技股份有限公司;氢氧化钠(NaOH,分析纯)、醋酸(C2H4O2,优级纯)和无水乙醇(C2H6O,分析纯)均购自国药集团化学试剂有限公司。所有药品未经进一步提纯而直接使用,实验用水均为去离子水。

    1.2.1   纯BiSbO4的合成

    采用水热法合成BiSbO4。首先按物质的量之比2∶1称取Bi(NO3)3·5H2O和Sb2O3,依次溶解在60 mL去离子水中,然后剧烈搅拌30 min。随后使用2 mol·L-1 NaOH水溶液调节混合物的pH值至1.1。将混合物超声处理30 min后转移至100 mL反应釜中,然后在225 ℃烘箱中反应12 h,反应结束后将白色沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤并离心4~5次,然后将其放入80 ℃烘箱中烘干,获得纯BiSbO4

    1.2.2   纯BiOBr的合成

    采用水热法合成BiOBr。按物质的量之比1∶1称取Bi(NO3)3·5H2O和KBr,溶解到30 mL的醋酸水溶液中,30 min后放入超声机中超声30 min,充分混合后,转移至60 mL反应釜中,在160 ℃烘箱中反应12 h。反应结束后将白色沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤并离心4~5次,然后将其放入80 ℃的烘箱中烘干,获得纯BiOBr。

    1.2.3   BiSbO4/BiOBr复合材料的制备

    取一定量的纯BiSbO4并分散在30 mL的去离子水中,再称取物质的量之比为1∶1的Bi(NO3)3·5H2O和KBr,将二者溶解到30 mL的醋酸水溶液中得到BiOBr前驱体混合液。混合均匀后将配制好的BiSbO4分散液缓慢倒入混合液中充分搅拌30 min,超声处理30 min后,将反应物密封在反应釜中并在160 ℃反应12 h。反应结束后将得到的白色沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤并离心4~5次后烘干,得到BiSbO4/BiOBr复合材料。通过改变BiSbO4在BiSbO4/BiOBr复合材料中的质量分数(3%、4%、5%、6%、7%),制备了一系列复合材料并分别记为3⁃B、4⁃B、5⁃B、6⁃B、7⁃B。

    采用ZEISS Sigma 300型扫描电子显微镜(SEM,电压20.0 kV)观察样品的微观形貌,测试前进行喷金处理;采用JEOL JEM⁃F200型透射电子显微镜(TEM,电压200 kV)测试样品的尺寸分布和微观结构;利用Rigaku Ultima Ⅳ型X射线衍射仪(XRD)对样品的晶体结构进行测试(Cu 辐射,波长0.154 nm,电压40 kV,电流40 mA,扫描范围10°~70°);采用Thermo Scientific K⁃Alpha型X射线光电子能谱仪(XPS)对样品表面元素组成和价态进行分析;利用Shimadzu UV⁃3600型紫外可见分光光度计对样品吸光度进行测试。利用AUTOLAB PGSTAT302N型电化学工作站对材料进行光电流和电化学阻抗测试,采用三电极体系测试系统:对电极为铂电极,参比电极为甘汞电极,工作电极为玻碳电极,300 W氙灯为光源,光源波长大于400 nm,电解液为0.5 mol·L-1硫酸钠溶液)。

    光催化性能测试:首先配制20 mg·L-1的MB溶液,然后取100 mL的MB溶液与20 mg光催化剂。将三者放入光催化反应器中,在黑暗的环境下搅拌60 min。然后打开光催化反应灯,利用300 W氙灯模拟可见光照射。每30 min取5 mL上清液,离心后测试其吸光度(A)。降解率(η)根据以下公式计算:

    $ \eta=\left(1-\rho / \rho_0\right) \times 100 \% $

    式中ρt时刻下MB溶液的质量浓度,ρ0为暗吸附前MB溶液的初始质量浓度。

    根据朗伯-比尔定律可知Aρ成正比,因此降解率可通过以下公式计算:

    $ \eta=\left(1-A / A_0\right) \times 100 \% $

    式中At时刻下MB溶液的吸光度,A0为暗吸附前MB溶液的初始吸光度。

    循环稳定性测试:光催化剂降解MB溶液后,将降解液离心,分离出的光催化剂放入80 ℃恒温烘箱中干燥后取出。将光催化剂放入100 mL的20 mg·L-1 MB水溶液中,测试条件与光催化实验相同,只是未经过暗吸附,直接开灯,每20 min取一次样,测试其吸光度。实验重复4次。

    利用XRD对样品晶体结构进行测试分析,结果如图 1所示。从图 1a中可以看出BiSbO4/BiOBr复合材料在10.9°、25.2°、31.7°、32.3°和44.6°处的主要特征峰对应四方相BiOBr(PDF No.85⁃0862)的(001)、(101)、(102)、(110)和(200)晶面;而在27.3°、30.8°、33.3°、36.8°、50.59°和54.0°处观察到的比较弱的衍射峰对应BiSbO4(PDF No.76⁃1362)的(112)、(112)、(200)、(024)、(204)和(312)晶面。二者峰强度存在的差异是由于复合材料中BiSbO4的含量相较BiOBr较少。以BiSbO4的(112)晶面衍射峰为例(图 1b),其对应的27.3°处的衍射峰在3⁃B的XRD图中并不明显,而随着BiSbO4含量的增加,该处衍射峰强度也逐渐变大。BiSbO4的其他主要特征峰也表现出该趋势。

    图 1

    图 1.  (a) BiSbO4、BiOBr、BiSbO4/BiOBr的XRD图及(b) 相应的放大图
    Figure 1.  (a) XRD patterns of BiSbO4, BiOBr, and BiSbO4/BiOBr and (b) corresponding enlarged patterns

    利用SEM与TEM对BiSbO4、BiOBr、6⁃B的微观结构进行观察,结果如图 2所示。从图 2a可以看出纯BiSbO4是由许多纳米棒自组装而成的类核桃结构,团聚现象比较明显,纳米棒的粒径在50~200 nm之间。从图 2b中可以看出纯BiOBr为片状结构,其尺寸在1~4 μm之间。图 2c为6⁃B的表面形态,可以看出类核桃状的BiSbO4散落在BiOBr表面,说明两者复合并未改变各自的形貌特点,但前者的聚集态有明显改善,这是由于前者的含量较少。图 2d为6⁃B的TEM图,由图可知纳米棒状的BiSbO4附着在片状BiOBr上,且BiSbO4的聚集态略有改善,与SEM图结果一致。图 2e~2g显示BiSbO4的晶格条纹的间距为0.290 nm,该值与BiSbO4晶体的(112)晶面相匹配,而BiOBr的晶格间距为0.196 nm,该值与BiOBr晶体的(200)晶面相匹配,该结果进一步说明二者复合后晶体结构并未发生变化,且BiSbO4紧密附着在BiOBr表面。图 2h~2l为能量色散X射线谱(EDS)元素映射图,图中Bi、Sb、O、Br元素分布清晰。

    图 2

    图 2.  (a) BiSbO4、(b) BiOBr、(c) 6⁃B的SEM图; 6⁃B的(d) TEM图、(e⁃g) HRTEM图、(h⁃l) EDS元素映射图
    Figure 2.  SEM images of (a) BiSbO4, (b) BiOBr, and (c) 6⁃B; (d) TEM image, (e⁃g) HRTEM images, and (h⁃l) EDS elemental mappings of 6⁃B

    为进一步确认6⁃B的元素组成及价态,对其进行了XPS测试,结果如图 3所示。由图 3a可知,6⁃B材料的表面组成元素为Bi、O、Br、Sb并含有少量C元素。图 3b表明在159.00~159.16 eV和164.31~164.50 eV处存在2个较大的Bi4f峰,分别对应Bi4f7/2和Bi4f5/2轨道的结合能,这意味着样品中的Bi元素主要是以Bi3+ [24]存在。图 3c为样品的Sb3d XPS谱图,图中539.78~540.20 eV和530.05~530.82 eV处的2个峰对应Sb3d3/2和Sb3d5/2,表明在BiSbO4和6⁃B中Sb主要以Sb5+存在。相较于BiSbO4,6⁃B的Sb3d特征峰在539.78~540.20 eV之间对应的特征峰强度小很多,这归因于BiSbO4的含量较少。图 3d为样品的Br3d XPS谱图,在69.10~69.30 eV和68.05~68.18 eV处分别有2个较大的峰,分别对应Br3d3/2和Br3d5/2,表明BiOBr和6⁃B中Br元素主要以Br[25]存在。图 3f为样品的O1s XPS谱图,由图可以明显看出BiSbO4、BiOBr和6⁃B分别有4、2和3个峰。对于纯BiSbO4和纯BiOBr,在531.14~531.19 eV和529.77~529.81 eV处的峰分别对应空位氧和晶格氧[24],纯BiSbO4在540.20和530.82 eV处对应的则是Sb3d轨道,而6⁃B只在530.88 eV处有一个特征峰,这是由于另外一个O1s特征峰与Sb3d5/2轨道的特征峰堆叠,这也是6⁃B的Sb3d5/2轨道的特征峰相较于纯BiSbO4的峰强度并未下降的原因。相比于纯BiSbO4样品,6⁃B的Sb3d结合能向低能级位移(由540.20 eV移至539.78 eV);而相比于纯BiSbO4和纯BiOBr,6⁃B的O1s结合能都向低能级位移,这可能由于BiSbO4和BiOBr形成了异质结结构。上述也证明BiSbO4和BiOBr复合后各元素的价态并未受到影响。

    图 3

    图 3.  (a) 6⁃B的XPS全谱图; BiSbO4、BiOBr和6⁃B的(b) Bi4f、(c) Sb3d、(d) Br3d、(f) O1s XPS谱图
    Figure 3.  (a) XPS full spectra of 6⁃B; (b) Bi4f, (c) Sb3d, (d) Br3d, and (f) O1s XPS spectra of BiSbO4, BiOBr, and 6⁃B

    采用UV⁃Vis DRS分析BiSbO4、BiOBr、6⁃B的光学性能,结果如图 4所示。从图 4a可以看出BiSbO4在200~400 nm波段内有较强的吸收,BiOBr在200~600 nm波段内有着极强的吸收,而复合后6⁃B与BiOBr的吸收光谱相似且有略微红移的现象,这种现象有利于光催化剂对可见光利用率的提升。但6⁃B对光吸收的能力有所下降,而相较于BiSbO4,在200~400 nm波段的光吸收显著提升,在400~600 nm波段的光吸收也有一定改善,这有利于6⁃B在可见光下的光催化性能。此外,通过计算可以得出样品的禁带宽度,如图 4b所示,BiSbO4、BiOBr和6⁃B的禁带宽度分别为3.89、2.96和2.92 eV,6⁃B的带隙值远小于BiSbO4,这与UV⁃Vis DRS分析结果一致,而其带隙值略低于BiOBr,说明6⁃B对于可见光的利用率提高,进而增强了其在可见光下的光催化效果。

    图 4

    图 4.  BiSbO4、BiOBr和6⁃B的UV⁃Vis DRS (a)和带隙(b)
    Figure 4.  UV⁃Vis DRS (a) and band gaps (b) of BiSbO4, BiOBr, and 6⁃B

    在300 W氙灯下,通过测定MB溶液的降解率来评价样品的光催化性能,测试结果如图 5所示。如图 5a所示,纯BiSbO4在黑暗条件下几乎没有吸附,在模拟可见光条件下180 min后对MB的降解率也仅为2.9%。而纯BiOBr与BiSbO4/BiOBr复合材料在黑暗条件下的吸附相近,这是由于样品中BiOBr的含量接近;而在光照条件下,180 min后3⁃B、4⁃B、5⁃B、6⁃B、7⁃B对MB的降解率分别为33.1%、44.1%、66.5%、84.4%、98.8%、93.5%,其中6⁃B在光照120 min时对MB的降解率就达到了91.3%。由以上数据可以看出,随着BiSbO4含量的升高,复合材料的吸附性能无明显变化,而光催化效果先升高后降低,其中6⁃B表现出最高的光催化活性,这可能是由于BiSbO4和BiOBr之间形成了异质结结构,相较于单一的BiOBr和BiSbO4,拓宽了催化剂的光响应范围,提高了对可见光的利用率,且光生电子-空穴对的分离效率得到有效提高。随着BiSbO4含量的升高,催化剂的活性位点持续增加,光催化性能也逐渐增强,当BiSbO4含量达到6%时活性位点达到饱和,继续增加BiSbO4会使复合材料的光吸收范围向低波段位移,导致复合材料的光催化活性降低[26],光催化活性随之下降。图 5b为6⁃B光催化降解MB的稳定性测试结果,可以看到经过4次循环后,MB的降解率由91.3%降低至77.4%,由此可见6⁃B具有优良的光催化稳定性和可循环性。

    图 5

    图 5.  BiSbO4、BiOBr和BiSbO4/BiOBr对MB的降解曲线(a); 6⁃B降解MB的循环曲线(b)
    Figure 5.  Degradation curves of BiSbO4, BiOBr, and BiSbO4/BiOBr for MB (a); Cycling curves of MB degradation by 6⁃B (b)

    通过自由基捕获实验推断活性物种在光催化过程中的作用,探讨光催化机理。在捕获实验中,将异丙醇(IPA,10 mmol·L-1)、苯醌(BQ,1 mmol·L-1)和乙二胺四乙酸(EDTA,5 mmol·L-1)分别作为羟基自由基(·OH)、超氧自由基(·O2-)以及空穴(h+)的捕获剂。在可见光下对6⁃B样品的捕获实验结果如图 6所示,实验前都在暗室下搅拌60 min以排除光催化剂吸附效果对捕获实验的影响(吸附率基本都在23%)。捕获实验结果表明,引入BQ与EDTA后,6⁃B对MB的降解受到明显抑制,而加入IPA对6⁃B的光催化活性影响不大。由此可以推断,6⁃B光催化降解MB的过程中的主要活性物质是·O2-和h+,而·OH的作用较小。

    图 6

    图 6.  不同捕获剂对6⁃B光催化降解MB性能的影响
    Figure 6.  Effect of different scavengers on the performance of 6⁃B photocatalytic degradation of MB

    图 7a显示6⁃B的瞬时光电流远大于BiSbO4与BiOBr,这说明在光照下复合材料产生了更多的载流子,BiSbO4与BiOBr形成的异质结结构增强了光生载流子的分离。由电化学阻抗谱(图 7b)也可看出,复合材料的圆弧半径(阻抗)远小于单一的BiSbO4与BiOBr,意味着在复合材料光催化过程中,电子转移效率更高,这与暂态光电流测试结果一致。

    图 7

    图 7.  BiSbO4、BiOBr和6⁃B的暂态光电流曲线(a)和电化学阻抗谱图(b)
    Figure 7.  Transient photocurrent curves (a) and electrochemical impedance spectra (b) of BiSbO4, BiOBr, and 6⁃B

    根据以上分析结果可提出BiSbO4/BiOBr复合材料的光催化机理。如图 8所示,由于BiSbO4的禁带宽度为3.89 eV,BiOBr的禁带宽度为2.96 eV,二者复合时可以形成交叉能级。在模拟可见光的照射下,BiSbO4未能被激发,而BiOBr价带(VB)上的电子(e-)跃迁到导带(CB)上,VB对应点位则会留下h+。光生电子-空穴对经过一系列反应后生成·O2-和·OH。由活性物质捕获实验可知h+与·O2-是降解持续性有机污染物(POPs)的主要活性物质,所以光生电子-空穴对生成的数量及效率会直接影响复合材料光催化性能。而BiSbO4和BiOBr的CB能量分别为-0.23和-0.39 eV[26],当复合材料被激发时,BiOBr的CB处的电子会流向BiSbO4,因此加速了光生电子-空穴对的分离,从而使复合材料的光催化性能得以提升。

    图 8

    图 8.  BiSbO4/BiOBr光催化降解有机污染物的机理示意图
    Figure 8.  Mechanism diagram of photocatalytic degradation of organic pollutants by BiSbO4/BiOBr

    通过简单的水热法制备了BiSbO4/BiOBr复合材料,并对其进行测试表征。制备的自组装棒状BiSbO4与片状BiOBr复合后,二者形貌未发生明显变化,BiSbO4的聚集有所改善。BiSbO4与BiOBr生成异质结结构,这不仅拓宽了光吸收范围,而且提高了光生电子-空穴对的分离效率。在模拟可见光下,对比单一的BiSbO4和BiOBr,复合材料的光催化性能得以提升,其中BiSbO4质量分数为6%时制备的BiSbO4/BiOBr复合材料的光催化性能最优,光照120 min时对MB的降解率达到91.3%,且循环4次后其对MB的降解率仍有77.4%,拥有较好的光催化稳定性。


    1. [1]

      HELMA S V, POLLITTB A, BARNETTA M A, CURRANA M A, CRAIGA Z R. Differentiating environmental concern in the context of psychological adaption to climate change[J]. Glob. Environ. Change-Human Policy Dimens., 2018, 48:  158-167. doi: 10.1016/j.gloenvcha.2017.11.012

    2. [2]

      SHARMA N, BHARDWAJ N K, SINGH R B P. Environmental issues of pulp bleaching and prospects of peracetic acid pulp bleaching: A review[J]. J. Clean. Prod., 2020, 256:  120338. doi: 10.1016/j.jclepro.2020.120338

    3. [3]

      LONG C C, JIANG Z X, SHANGGUAN J F, QING T P, ZHANG P, FENG B. Applications of carbon dots in environmental pollution control: A review[J]. Chem. Eng. J., 2021, 406:  126848. doi: 10.1016/j.cej.2020.126848

    4. [4]

      SHARMA K, DUTTA V, SHARMA S, RAIZADA P, HOSSEINI-BANDEGHARAEI A, THAKUR P, SINGH P. Recent advances in enhanced photocatalytic activity of bismuth oxyhalides for efficient photocatalysis of organic pollutants in water: A review[J]. J. Ind. Eng. Chem., 2019, 78:  1-20. doi: 10.1016/j.jiec.2019.06.022

    5. [5]

      LIU Y L, HE J Y, QI Y, WANG Y W, LONG F, WANG M. Preparation of flower-like BiOBr/Bi2WO6 Z-scheme heterojunction through an ion exchange process with enhanced photocatalytic activity[J]. Mat. Sci. Semicon. Process, 2022, 137:  106195. doi: 10.1016/j.mssp.2021.106195

    6. [6]

      SHARMA V K, FENG M B. Water depollution using metal-organic frameworks-catalyzed advanced oxidation processes: A review[J]. J. Hazard. Mater., 2019, 372:  3-16. doi: 10.1016/j.jhazmat.2017.09.043

    7. [7]

      杨赟, 赵莹鑫, 王玉龙, 杨水金. 镍掺杂MIL-53(Fe)吸附亚甲基蓝性能研究[J]. 工业水处理, 2023,23,(11): 154-160. YANG Y, ZHAO Y X, WANG Y L, YANG S J. Study on the adsorption performance of nickel doped MIL-53(Fe) for methylene blue[J]. Industrial Water Treatment, 2023, 23(11):  154-160.

    8. [8]

      杨赟, 张依灵, 胡豪, 杨水金. H3PMo12O40/MOF-808复合材料制备及其吸附性能研究[J]. 化学研究与应用, 2023,35,(4): 862-869. doi: 10.3969/j.issn.1004-1656.2023.04.017YANG Y, ZHANG Y L, HU H, YANG S J. Research on preparation and absorption properties of H3PMo12O40/MOF-808 composite[J]. Chemical Research and Application, 2023, 35(4):  862-869. doi: 10.3969/j.issn.1004-1656.2023.04.017

    9. [9]

      NATARAJAN S, BAJAJ H C, TAYADE R J. Recent advances based on the synergetic effect of adsorption for removal of dyes from waste water using photocatalytic process[J]. J. Environ. Sci., 2018, 65:  201-222. doi: 10.1016/j.jes.2017.03.011

    10. [10]

      SIVULA K, LE FORMAL F, GRÄTZEL M. Solar water splitting: Progress using hematite (α-Fe2O3) photoelectrodes[J]. ChemSusChem, 2011, 4(4):  432-449. doi: 10.1002/cssc.201000416

    11. [11]

      CAO D P, WANG J, ZHANG J B, LIU S S, XU F T, SONG X, XU X, BAO X M, GAO Z Q. Mechanism investigation of the postnecking treatment to WO3 photoelectrodes[J]. ACS Appl. Energy Mater., 2018, 1(9):  4670-4677. doi: 10.1021/acsaem.8b00805

    12. [12]

      ERRANDONEA D, MUÑOZ A, RODRÍGUEZ-HERNÁNDEZ P, GOMIS O, ACHARY S N, POPESCU C, PATWE S J, TYAGI A K. High-pressure crystal structure, lattice vibrations, and band structure of BiSbO 4[J]. Inorg. Chem., 2016, 55(10):  4958-4969. doi: 10.1021/acs.inorgchem.6b00503

    13. [13]

      LIU M, LV L, DU X M, LANG J Y, SU Y G, ZHAO Y X, WANG X J. Photo-synergistic promoted in situ generation of Bi0-BiSbO4 nano-structures as an efficient catalyst for nitrobenzene reduction[J]. RSC Adv., 2015, 5:  103013-103018. doi: 10.1039/C5RA20004K

    14. [14]

      ZHOU P W, ZHANG L P, DAI Y M, WU W, MAO Z P. Construction of a metallic silver nanoparticle-decorated bismuth oxybromide-based composite material as a readily recyclable photocatalyst[J]. J. Clean. Prod., 2019, 246:  119007.

    15. [15]

      NING R S, YAN Z S, LU Z Y, WANG Q K, WU Z L, DAI W X, FAN G D, FU X Z. Photocatalytic membrane for in situ enhanced removal of semivolatile organic compounds in membrane distillation under visible light[J]. Sep. Purif. Technol., 2022, 292:  121068. doi: 10.1016/j.seppur.2022.121068

    16. [16]

      ZUO W L, YU Y D, HUANG H. Making waves: Microbe-photocata-lyst hybrids may provide new opportunities for treating heavy metal polluted wastewater[J]. Water Res., 2021, 195:  116984. doi: 10.1016/j.watres.2021.116984

    17. [17]

      EGORYSHEVA A V, BERSENEVA A A, KUVSHINOVA T B, GAITKO O M. Synthesis of nanocrystalline BiSbO4[J]. Russ. J. Inorg. Chem., 2017, 62(9):  1155-1161. doi: 10.1134/S0036023617090042

    18. [18]

      LI J, LIU X, GUO L, TUO S, YANG Y. Novel 0D/2D Ag0/BiSbO4 nanosheets with remarkably enhanced photocatalytic activity under simulated sunlight: Strong interfacial interaction, DFT calculation and degradation mechanism study[J]. Mater. Lett., 2023, 338:  134049. doi: 10.1016/j.matlet.2023.134049

    19. [19]

      EL-BAHY S M, ARSHAD J, MUNIR S, CHAUDHARY K, ALHASHMIALAMEER D, EDDY D R, WARSI M F, SHAHID M. Improved photocatalytic performance of a new silver doped BiSbO4 photocatalyst[J]. Ceram. Int., 2022, 48(16):  23914-23920. doi: 10.1016/j.ceramint.2022.05.062

    20. [20]

      AJMAL A, EL SAYED M E, WARSI M F, MURSHED M N, SAMIR A, EL-BAHY Z M, MUNIR S. Synthesis, characterization and photo-catalytic activity study of aluminium doped BiSbO4 microflakes[J]. Ceram. Int., 2023, 49(7):  10976-10985. doi: 10.1016/j.ceramint.2022.11.292

    21. [21]

      LI J, WANG J, ZHANG G K, LI Y, WANG K. Enhanced molecular molecular oxygen activation of Ni2+-doped BiO2-x nanosheets under UV, visible and near-infrared irradiation: Mechanism and DFT study[J]. Appl. Catal. B-Environ., 2018, 234:  167-177. doi: 10.1016/j.apcatb.2018.04.016

    22. [22]

      战立婕. 卤氧化铋(BiOX)复合材料制备及光催化性能研究[D]. 长春: 吉林建筑大学, 2023: 12-20ZHAN L J. Preparation and photocatalytic performance of bismuth halide oxide (BiOX) composite materials[D]. Changchun: Jilin Jianzhu University, 2023: 12-20

    23. [23]

      王彦明. BiOBr基光催化材料的制备与性能研究[D]. 兰州: 兰州理工大学, 2023: 9-13WANG Y M. Preparation and performance study of biobr based photocatalytic materials[D]. Lanzhou: Lanzhou University of Technology, 2023: 9-13

    24. [24]

      WANG Z W, CHEN M, HUANG D L, ZENG G M, XU P, ZHOU C Y, LAI C, WANG H, CHENG M, WANG W J. Multiply structural optimized strategies for bismuth oxyhalide photocatalysis and their environmental application[J]. Chem. Eng. J., 2019, 374:  1025-1045. doi: 10.1016/j.cej.2019.06.018

    25. [25]

      YE Y, ZANG Z G, ZHOU T W, DONG F, LU S R, TANG X S, WEI W, ZHANG Y B. Theoretical and experimental investigation of highly photocatalytic performance of CuInZnS nanoporous structure for removing the NO gas[J]. J. Catal., 2018, 357:  100-107. doi: 10.1016/j.jcat.2017.11.002

    26. [26]

      WANG Z Z, WANG K, LI Y, JIANG L S, ZHANG G K. Novel BiSbO4/BiOBr nanoarchitecture with enhanced visible-light driven photocatalytic performance: Oxygen-induced pathway of activation and mechanism unveiling[J]. Appl. Surf. Sci., 2019, 498:  143850. doi: 10.1016/j.apsusc.2019.143850

  • 图 1  (a) BiSbO4、BiOBr、BiSbO4/BiOBr的XRD图及(b) 相应的放大图

    Figure 1  (a) XRD patterns of BiSbO4, BiOBr, and BiSbO4/BiOBr and (b) corresponding enlarged patterns

    图 2  (a) BiSbO4、(b) BiOBr、(c) 6⁃B的SEM图; 6⁃B的(d) TEM图、(e⁃g) HRTEM图、(h⁃l) EDS元素映射图

    Figure 2  SEM images of (a) BiSbO4, (b) BiOBr, and (c) 6⁃B; (d) TEM image, (e⁃g) HRTEM images, and (h⁃l) EDS elemental mappings of 6⁃B

    图 3  (a) 6⁃B的XPS全谱图; BiSbO4、BiOBr和6⁃B的(b) Bi4f、(c) Sb3d、(d) Br3d、(f) O1s XPS谱图

    Figure 3  (a) XPS full spectra of 6⁃B; (b) Bi4f, (c) Sb3d, (d) Br3d, and (f) O1s XPS spectra of BiSbO4, BiOBr, and 6⁃B

    图 4  BiSbO4、BiOBr和6⁃B的UV⁃Vis DRS (a)和带隙(b)

    Figure 4  UV⁃Vis DRS (a) and band gaps (b) of BiSbO4, BiOBr, and 6⁃B

    图 5  BiSbO4、BiOBr和BiSbO4/BiOBr对MB的降解曲线(a); 6⁃B降解MB的循环曲线(b)

    Figure 5  Degradation curves of BiSbO4, BiOBr, and BiSbO4/BiOBr for MB (a); Cycling curves of MB degradation by 6⁃B (b)

    图 6  不同捕获剂对6⁃B光催化降解MB性能的影响

    Figure 6  Effect of different scavengers on the performance of 6⁃B photocatalytic degradation of MB

    图 7  BiSbO4、BiOBr和6⁃B的暂态光电流曲线(a)和电化学阻抗谱图(b)

    Figure 7  Transient photocurrent curves (a) and electrochemical impedance spectra (b) of BiSbO4, BiOBr, and 6⁃B

    图 8  BiSbO4/BiOBr光催化降解有机污染物的机理示意图

    Figure 8  Mechanism diagram of photocatalytic degradation of organic pollutants by BiSbO4/BiOBr

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  4
  • HTML全文浏览量:  1
文章相关
  • 发布日期:  2025-02-10
  • 收稿日期:  2024-06-04
  • 修回日期:  2024-09-14
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章