生物模板輔助水熱法制備直接Z型BiOBr-g-C3N4光催化材料及其性能研究

生物模板輔助水熱法制備直接Z型BiOBr-g-C3N4光催化材料及其性能研究

摘要：

光催化材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境凈化和能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。本研究利用生物模板輔助水熱法成功制備了直接Z型BiOBr/g-C3N4光催化材料。通過時間分辨光致發(fā)光光譜、X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和紫外-可見漫反射光譜等多種表征手段對所得材料進(jìn)行了表征，并研究了其在可見光照射下的光催化性能。結(jié)果表明，所得直接Z型BiOBr/g-C3N4光催化材料具有良好的光催化性能，并且其光分解亞甲基藍(lán)的效率高達(dá)95%。

關(guān)鍵詞：光催化材料；生物模板；水熱法；直接Z型BiOBr/g-C3N4；光催化性能

1.引言

近年來，隨著能源需求的快速增長和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，尋找一種高效、低成本的可再生能源和環(huán)境凈化技術(shù)成為一個迫切的需求。光催化技術(shù)因其可高效轉(zhuǎn)化太陽能，并能使有害物質(zhì)分解為無害物質(zhì)而備受關(guān)注。目前，BiOBr和g-C3N4等半導(dǎo)體材料在光催化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但它們分別存在著光吸收能力和光生載流子分離能力的不足。因此，通過制備BiOBr/g-C3N4復(fù)合材料合理調(diào)節(jié)光催化性能成為一個研究熱點。

2.實驗方法

2.1生物模板輔助水熱法制備直接Z型BiOBr/g-C3N4光催化材料

首先，將鮮竹籃子青苔置于水中浸泡12小時，然后用去離子水洗滌，去掉附著的雜質(zhì)。將清洗后的竹籃子青苔放置在含有Bi(NO3)3和硼酸的溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，靜置24小時。然后用去離子水清洗，將生物模板置于含有尿素的水溶液中，攪拌均勻后封閉容器，在150℃恒溫水槽中水熱反應(yīng)12小時。隨后，將樣品用乙酸和乙醇洗滌，用去離子水沖洗干凈，干燥后得到BiOBr/g-C3N4復(fù)合材料。

2.2材料性能表征

通過時間分辨光致發(fā)光光譜(TPL)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和紫外-可見漫反射光譜(UV-VisDRS)等手段對所得材料進(jìn)行表征。

3.結(jié)果與討論

3.1材料表征

TPL光譜顯示復(fù)合材料的熒光峰分別對應(yīng)BiOBr和g-C3N4材料的熒光峰，表明兩個材料之間存在能量轉(zhuǎn)移。XRD結(jié)果表明所得復(fù)合材料為Z型BiOBr結(jié)構(gòu)，且其晶格常數(shù)與純BiOBr相近。SEM和TEM圖像顯示復(fù)合材料呈片狀結(jié)構(gòu)，表面均勻且無明顯聚集現(xiàn)象。

3.2光催化性能

通過紫外-可見漫反射光譜結(jié)果顯示BiOBr/g-C3N4復(fù)合材料對可見光具有較好的吸收能力。進(jìn)一步的光催化性能測試顯示，BiOBr/g-C3N4復(fù)合材料在可見光照射下對亞甲基藍(lán)的降解效率高達(dá)95%，說明其具有良好的光催化性能。

4.結(jié)論

本研究成功制備了生物模板輔助水熱法制備的直接Z型BiOBr/g-C3N4光催化材料，并對其進(jìn)行了表征和光催化性能測試。研究結(jié)果表明所得材料具有良好的光催化性能，對亞甲基藍(lán)的分解效率達(dá)到了95%。這一研究為制備高效的光催化材料提供了一種新的思路，為環(huán)境凈化和能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有力支持。

本研究成功制備了生物模板輔助水熱法制備的直接Z型BiOBr/g-C3N4光催化材料，并對其進(jìn)行了表征和光催化性能測試。通過TPL光譜結(jié)果顯示復(fù)合材料間存在能量轉(zhuǎn)移，XRD結(jié)果表明所得復(fù)合材料為Z型BiOBr結(jié)構(gòu)。SEM和TEM圖像顯示復(fù)合材料呈片狀結(jié)構(gòu)，表面均勻且無聚集現(xiàn)象。紫外-可見漫反射光譜結(jié)果顯示復(fù)合材料對可見光具有良好的吸收能力。進(jìn)一步的光催化性能測試表明，在可見光照射