何洪波 張夢(mèng)凡 劉 珍 樊啟哲 楊 凱 余長(zhǎng)林＊,

(1廣東石油化工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，茂名 525000)

(2江西理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，贛州 341000)

0 引 言

印染企業(yè)排放的廢水中通常含有偶氮染料，其具有色度深、化學(xué)需氧量大的特點(diǎn)，容易造成自然環(huán)境中水的污染[1-4]。然而，傳統(tǒng)生物降解、吸附及酸、堿、熱化學(xué)處理等方法很難做到對(duì)印染廢水高效、深度脫色和將染料降解礦化成無(wú)害物質(zhì)。光催化劑能將空氣或水中的有機(jī)污染物迅速分解成無(wú)害小分子，如CO2、H2O和CO32-等，這給印染廢水處理提供了一條高效、綠色的途徑[5-12]。

光催化效率是影響光催化劑能否實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵因素。影響光催化效率的主要因素有催化劑的光吸收性能、晶相和其它微觀結(jié)構(gòu)等。已有研究表明，半導(dǎo)體不同的暴露晶面具有不同的表面性能及電子結(jié)構(gòu)。而特殊表面性能和電子結(jié)構(gòu)可賦予半導(dǎo)體優(yōu)異的吸附和光催化性能[13-14]。例如，Zhang等[15]以水和乙二醇(EG)作為溶劑合成了具有高暴露(001)晶面的盤狀BiOCl光催化劑。結(jié)果表明，這種特殊形貌和晶面暴露的BiOCl光催化劑對(duì)羅丹明B(RhB)有很好的紫外-可見(jiàn)光降解活性。Weng等[16]采用三乙醇胺作為添加劑制備出了齒狀結(jié)構(gòu)的同質(zhì)結(jié)BiOCl(001)納米片光催化劑，突出的(001)晶面賦予了其可調(diào)控的光響應(yīng)能力，特殊的齒狀界面則能加快e-的遷移，提高BiOCl的光催化活性。基于BiOCl納米片的(001)晶面的可控合成，Shan等[17]采用簡(jiǎn)單的原位化學(xué)轉(zhuǎn)換法制備出了α-Bi2O3/BiOCl(001)核殼異質(zhì)結(jié)光催化劑。活性測(cè)試表明，α-Bi2O3/BiOCl(001)核殼異質(zhì)結(jié)的光催化性能均優(yōu)于單純BiOCl(001)和α-Bi2O3。α-Bi2O3/BiOCl(001)對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)的光降解反應(yīng)速率常數(shù)分別是α-Bi2O3的15倍和純BiOCl(001)的3.76倍。Chen等[18]通過(guò)簡(jiǎn)單的一步溶劑熱法制備了高暴露(001)晶面的BiOCl/(BiO)2CO3復(fù)合光催化劑，BiOCl(001)納米片與(BiO)2CO3納米顆粒之間通過(guò)Ⅱ型能帶排列豐富了復(fù)合材料的界面接觸，極大地提高了光生電子和空穴的分離效率和可見(jiàn)光響應(yīng)能力。Qi等[19]通過(guò)溶劑熱-沉淀法制備了(001)晶面為主導(dǎo)的AgBr/BiOCl異質(zhì)結(jié)光催化材料，由于BiOCl的(001)面有利于光生載流子的分離和表面氧空位的形成，因此AgBr/BiOCl(001)對(duì)RhB的光催化降解性能明顯優(yōu)于純AgBr和BiOCl。Weng等[20]采用紫外光誘導(dǎo)化學(xué)還原法制備出了Bi摻雜的BiOCl光催化劑，Bi/BiOCl(001)光催化活性的提高得益于Bi和(001)晶面的協(xié)調(diào)效應(yīng)。一方面，金屬Bi納米粒子的表面等離子體效應(yīng)顯著增強(qiáng)了催化劑可見(jiàn)光吸收能力；另一方面，高暴露的(001)晶面加快了e-和h+的分離。我們課題組[21]通過(guò)簡(jiǎn)單的一步溶劑熱法制備了具有高暴露(001)晶面的B摻雜BiOCl光催化材料。發(fā)現(xiàn)B摻雜能有效調(diào)控BiOCl納米片的(001)晶面的生長(zhǎng)，增大比表面積和提高載流子遷移效率。B-BiOCl(001)對(duì)RhB的光催化降解活性顯著優(yōu)于純BiOCl納米片。

本工作利用溶劑熱-煅燒法，通過(guò)F摻雜制備了具有高暴露(001)晶面的BiOCl納米片；以有機(jī)染料RhB和酸性橙Ⅱ?yàn)槲廴疚锬Ｐ?，在氙燈模擬太陽(yáng)光下，探究了不同F(xiàn)摻雜量對(duì)F-BiOCl光催化性能的影響；采用多種表征手段分析和解釋了F摻雜提高BiOCl光催化劑性能的原因。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 F摻雜BiOCl納米片的制備

首先稱取 5 mmol的 Bi(NO3)3·5H2O，將其溶于40 mL EG水溶液(EG體積為16 mL)中充分?jǐn)嚢璧玫饺芤篈。然后稱取5 mmol的NaCl和不同量的NaF(2.5、5和7.5 mmol)，將其溶于40 mL去離子水中充分?jǐn)嚢璧萌芤築。再將溶液B滴加至溶液A中，繼續(xù)攪拌5 h后將懸濁液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜中于140℃下反應(yīng)14 h。待水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，抽濾，用去離子水和無(wú)水乙醇交替洗滌多次，于80℃下干燥6 h得到白色粉末。最后將白色粉末轉(zhuǎn)移至坩堝，于馬弗爐300℃下煅燒100 min得到樣品。所得樣品分別記為F0.5-BiOCl、F1.0-BiOCl和F1.5-BiOCl。相同條件下，制備純BiOCl樣品。

1.2 樣品的表征

用Bruker D8 Advance型X射線粉末衍射(XRD)儀分析樣品晶相和結(jié)晶度。測(cè)試條件為：銅靶(CuKα，λ=0.154 06 nm)，工作電壓 40 kV，工作電流 40 mA，掃描范圍 10°～80°。運(yùn)用美國(guó)麥克公司的ASAP2020型物理吸附儀器測(cè)定樣品的N2吸附-脫附曲線以計(jì)算比表面積，脫氣溫度120℃，脫氣時(shí)間4 h。分別采用日本日立(HITACH)公司的S-4800型掃描電子顯微鏡(SEM，加速電壓15 kV)和荷蘭Philips CM-120型透射電鏡(TEM，加速電壓200 kV)測(cè)定樣品的形貌和微觀結(jié)構(gòu)。樣品的元素組成通過(guò)X光電子能譜(XPS)測(cè)定，儀器為美國(guó)賽默飛ES-CALAB 250。在島津2550型UV-Vis光譜儀上測(cè)定樣品的紫外-可見(jiàn)漫反射吸收光譜，以標(biāo)準(zhǔn)BaSO4為參比，掃描范圍為200～700 nm。在Nicolet-470型紅外光譜儀上進(jìn)行紅外光譜測(cè)試(采用KBr壓片法，分辨率為4 cm-1)。利用三電極電化學(xué)工作站(CHI-660E，China)測(cè)試光電流，使用 0.1 mol·L-1Na2SO4飽和溶液作為電解質(zhì)溶液，300 W氙燈作為光源，Ag/AgCl電極和Pt電極分別用作參比電極和輔助電極。

1.3 光催化活性評(píng)價(jià)

染料RhB的光催化降解實(shí)驗(yàn)在雙層石英水浴光催化反應(yīng)器進(jìn)行，光源選用300 W氙燈。將10 mg催化劑超聲分散于50 mL濃度為10 mg·L-1的RhB水溶液中。為使催化劑和染料達(dá)到吸附平衡，將其混合液在暗處攪拌40 min。為減少光照升溫對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，在整個(gè)光催化活性評(píng)價(jià)過(guò)程中一直在雙層玻璃水浴光催化反應(yīng)器中通循環(huán)冷卻水以維持反應(yīng)溫度為22～25℃。在光照反應(yīng)過(guò)程中，每隔一定的時(shí)間段對(duì)反應(yīng)混合物取樣。對(duì)所取樣品進(jìn)行高速離心分離，吸取上清液用分光光度計(jì)測(cè)試染料的吸光度，通過(guò)吸光度的變化來(lái)分析污染物濃度的變化。酸性橙Ⅱ的光催化降解是將20 mg催化劑超聲分散于80 mL濃度為10 mg·L-1的酸性橙Ⅱ水溶液中，之后的光催化性能評(píng)價(jià)方法與RhB相同。

2 結(jié)果與討論

2.1 晶相分析

圖1為純BiOCl和F摻雜BiOCl樣品的XRD圖。F摻雜后的BiOCl表現(xiàn)出與純BiOCl樣品幾乎相同的衍射峰。只是F-BiOCl樣品的整體衍射峰強(qiáng)度稍微減弱，表明F摻雜不會(huì)改變BiOCl晶相結(jié)構(gòu)。在衍射角 2θ=12.0°、25.9°、32.5°、33.4°、40.9°、46.6°、49.7°、54.1°和58.6°處出現(xiàn)的很強(qiáng)特征衍射峰，分別對(duì)應(yīng)于四方晶系的BiOCl的(001)、(101)、(110)、(102)、(112)、(200)、(113)、(211)和(212)晶 面 (PDF No.06-0249)，空間群為P4/nmm(129)。仔細(xì)比較衍射角2θ在32.5°和33.4°處的特征衍射峰，可以發(fā)現(xiàn)F0.5-BiOCl和F1.5-BiOCl樣品的(110)和(102)晶面特征衍射峰的峰強(qiáng)基本持平，而F1.0-BiOCl樣品的(110)晶面特征衍射峰強(qiáng)度明顯高于(102)晶面。這說(shuō)明適量的F摻雜有利于(110)晶面的生長(zhǎng)。

圖1 BiOCl和F摻雜BiOCl樣品的XRD圖Fig.1 XRD patterns of pure BiOCl and F doped BiOCl samples

根據(jù)謝樂(lè)公式D=0.89λ/(Bcosθ)，選取(101)晶面衍射峰的半峰寬，計(jì)算各樣品的平均晶粒尺寸。式中D為平均晶粒尺寸，λ為X射線波長(zhǎng)，B為半峰寬，θ為入射角。從表1中可以看出，BiOCl、F0.5-BiOCl和F1.5-BiOCl的平均晶粒尺寸相差不大，但是F1.0-BiOCl樣品的平均晶粒尺寸明顯減小，約為45.5 nm。說(shuō)明適當(dāng)含量的F摻雜有利于抑制BiOCl晶粒的長(zhǎng)大。

表1 BiOCl和F摻雜BiOCl樣品的比表面積和平均晶粒尺寸Table 1 Specific surface area and average crystal size for the pure and F doped BiOCl samples

2.2 比表面積分析

測(cè)定了BiOCl和F-BiOCl樣品的N2-物理吸附以計(jì)算比表面積。從表1可以看出，BiOCl和F-BiOCl樣品的比表面積均很小。BiOCl的比表面積僅為4 m2·g-1；F0.5-BiOCl、F1.0-BiOCl和F1.5-BiOCl的比表面積測(cè)定結(jié)果依次為7、10和9 m2·g-1。后文的SEM測(cè)試結(jié)果也表明，BiOCl和F-BiOCl樣品都是表面平整光滑的納米片，因此樣品的比表面積很小?？傮w上來(lái)說(shuō)，F(xiàn)摻雜略微增大了BiOCl的比表面積，且F1.0-BiOCl樣品的比表面積最大。其主要原因可能在于適量的F摻雜能夠抑制BiOCl晶粒的生長(zhǎng)，生成的F1.0-BiOCl具有更小的晶粒尺寸。

2.3 SEM和TEM分析

圖2為典型樣品BiOCl和F1.0-BiOCl的SEM圖。從圖2(a)可以看出，純BiOCl樣品是由尺寸為50～55 nm的納米片組成。圖2(b)表明，F(xiàn)摻雜后樣品的整體形貌仍保持原來(lái)的納米片結(jié)構(gòu)，只是其納米片尺寸整體上較純BiOCl略有減小。

圖3給出了F1.0-BiOCl樣品的TEM圖。圖3(a)表明F1.0-BiOCl為表面平整光滑的納米片。圖3(b)為F1.0-BiOCl樣品的高分辨透射電鏡圖，從中可以看出該納米片的晶格條紋規(guī)整清晰，表明樣品的結(jié)晶度很高。從內(nèi)嵌圖可以清晰看到互相垂直的2組晶格間距均為0.275 nm，對(duì)應(yīng)于BiOCl的(110)晶面。(110)晶面2組晶格條紋之間的角度為90°，這在理論上會(huì)使得(001)晶面突出[22]。圖3(c)表明(110)和(200)晶面衍射斑點(diǎn)之間的角度為45°，其對(duì)應(yīng)的衍射斑點(diǎn)可歸屬于四方晶系BiOCl(001)晶面的晶帶軸[23]。基于四方晶系BiOCl的對(duì)稱性和以上的分析，圖3(d)給出了F1.0-BiOCl(001)晶面突出的模型，其底部和頂部歸屬于F1.0-BiOCl的(001)晶面，除此之外的四面歸屬于F1.0-BiOCl的(110)晶面。

圖2 (a)BiOCl和(b)F1.0-BiOCl的SEM圖Fig.2 SEM images of(a)pure BiOCl and(b)F1.0-BiOCl

圖3 F1.0-BiOCl樣品的TEM圖Fig.3 TEM images of F1.0-BiOCl

2.4 FT-IR分析

圖4為BiOCl和F摻雜BiOCl的FT-IR譜。觀察可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)摻雜對(duì)BiOCl的FT-IR譜圖的影響不大。各樣品在3 400 cm-1附近的寬吸收帶可歸屬于BiOCl表面羥基的特征伸縮峰；在1 640 cm-1附近的較弱的吸收峰對(duì)應(yīng)于各樣品表面物理吸附水分子的彎曲振動(dòng)峰；在530 cm-1附近較強(qiáng)的吸收峰是BiOCl中Bi-O的特征振動(dòng)峰[24]。比較樣品F0.5-BiOCl、F1.5-BiOCl和F1.0-BiOCl，在3 400和530 cm-1附近的吸收峰，可以發(fā)現(xiàn)F1.0-BiOCl的吸收峰最強(qiáng)。以上結(jié)果一方面說(shuō)明F1.0-BiOCl有著更為豐富的表面羥基，另一方面也說(shuō)明F1.0-BiOCl中Bi-O鍵合更強(qiáng)。

圖4 BiOCl和F摻雜BiOCl樣品的FT-IR譜圖Fig.4 FT-IR spectra of BiOCl and F-BiOCl samples

2.5 UV-Vis DRS分析

圖5為BiOCl和F摻雜BiOCl的紫外-可見(jiàn)漫反射吸收光譜。由該圖可知，純BiOCl對(duì)光的吸收主要集中在紫外區(qū)，其吸收邊為358 nm。摻雜F后，催化劑的吸收邊僅發(fā)生輕微的紅移，說(shuō)明F摻雜僅略微拓寬BiOCl的光吸收范圍。值得注意的是，比較各樣品在200～300 nm波長(zhǎng)之間的光譜強(qiáng)度可以發(fā)現(xiàn)，隨著F摻雜量的增加，催化劑在紫外光區(qū)的吸收能力也略有增強(qiáng)。通過(guò)曲線的切線與X軸的交點(diǎn)值確定樣品的吸收邊(λg)，結(jié)合樣品的吸收邊和帶隙能的關(guān)系公式[25]：Eg=1 240/λg，計(jì)算可以得出 BiOCl、F0.5-BiOCl、F1.0-BiOCl和F1.5-BiOCl樣品的帶隙能分別為3.46、3.43、3.45和3.42 eV。因此，F(xiàn)摻雜對(duì)BiOCl的帶隙能影響很小。

圖5 BiOCl和F摻雜BiOCl樣品的UV-Vis DRS圖譜Fig.5 UV-Vis DRS spectra of BiOCl and F-doped BiOCl samples

2.6 XPS分析

圖6為F1.0-BiOCl樣品的XPS譜圖。圖6(a)為F1.0-BiOCl樣品的全譜圖，可以看出，F(xiàn)1.0-BiOCl樣品中檢測(cè)到的元素有Bi、O、Cl和F，且F1.0-BiOCl樣品中Bi、O、Cl、F的原子比約為1∶1.07∶0.91∶0.05。圖6(b)為Bi4f的高分辨XPS譜圖，結(jié)合能位于162.8和157.5 eV處的2個(gè)尖峰分別對(duì)應(yīng)于Bi4f5/2和Bi4f7/2，表明Bi的價(jià)態(tài)為+3[26]。圖6(c)為Cl2p的高分辨XPS譜圖，結(jié)合能位于197.5和196.2 eV的2個(gè)尖峰分別對(duì)應(yīng)于Cl2p1/2和Cl2p3/2，說(shuō)明 Cl的價(jià)態(tài)為-1[27]。圖 6(d)表明，在結(jié)合能位于681.2 eV處檢測(cè)到了F1s的特征峰，表明F元素成功摻雜到了BiOCl樣品之中。圖6(e)表明F1.0-BiOCl表面存在3種不同狀態(tài)的氧元素，在結(jié)合能為530.5和532.7 eV處的峰分別對(duì)應(yīng)于Bi-O鍵中晶格O和表面吸附水中的O[28]；結(jié)合能位于528.7 eV處的峰可歸屬于樣品表面羥基中的O[29]。

2.7 光電流分析

在光照條件下，光催化劑產(chǎn)生的光電流密度可以反映光生電子(e-)和空穴(h+)的轉(zhuǎn)移和分離情況。光電流密度越強(qiáng)，表明光生e-和h+分離效率越高[30]。圖7為BiOCl和典型F摻雜B1.0-BiOCl樣品的光電流測(cè)試I-t(Current density-time)曲線。比較可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)摻雜后，F(xiàn)1.0-BiOCl樣品的整體光電流信號(hào)強(qiáng)度約為純BiOCl的2倍。這表明F摻雜有利于加速載流子e-和h+分離。

2.8 光催化活性測(cè)試

圖8(a)為BiOCl和F-BiOCl樣品在模擬太陽(yáng)光照射下RhB的濃度隨光照時(shí)間變化的曲線。在無(wú)催化劑存在下，氙燈光照100 min后，RhB幾乎不發(fā)生降解，表明RhB自身的光分解可以忽略。相同條件下，純BiOCl對(duì)RhB的降解率為42.2%，而F1.0-BiOCl對(duì)RhB的光催化解率接近80%。圖8(b)為RhB光催化降解的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬曲線，可以看出，F(xiàn)1.0-BiOCl催化降解RhB的反應(yīng)速率常數(shù)(0.014 67 min-1)為純BiOCl的速率常數(shù)(0.005 49 min-1)的2.67倍。由此可見(jiàn)F摻雜能成倍提高BiOCl在模擬太陽(yáng)光照下的光催化活性。

圖6 F1.0-BiOCl樣品的XPS譜圖Fig.6 XPS spectra of F1.0-BiOCl sample

圖7 BiOCl和F1.0-BiOCl樣品的瞬態(tài)光電流密度響應(yīng)Fig.7 Transient photocurrent response of pure BiOCl and F1.0-BiOCl

此外，為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)F1.0-BiOCl的光催化活性，我們選用P25(TiO2)進(jìn)行光催化降解酸性橙Ⅱ的比較。圖9(a)為P25和F1.0-BiOCl樣品在光照前后酸性橙Ⅱ的濃度比C/C0隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，在暗處吸附階段P25對(duì)酸性橙Ⅱ的吸附率為4.1%，F(xiàn)1.0-BiOCl樣品對(duì)酸性橙Ⅱ表現(xiàn)出更強(qiáng)的吸附活性，吸附率達(dá)25.6%，為P25的6.2倍。XRD和TEM分析結(jié)果表明，適量的F摻雜有益于BiOCl納米片(110)優(yōu)勢(shì)晶面的生長(zhǎng)，從而形成高暴露(001)晶面。Li等[31]研究發(fā)現(xiàn)高暴露的(001)晶面有助于BiOCl與有機(jī)污染物形成表面配合物，從而增強(qiáng)BiOCl對(duì)有機(jī)污染物的吸附性能。F1.0-BiOCl對(duì)目標(biāo)降解物良好的吸附性能有助于隨后的光催化降解反應(yīng)的進(jìn)行，因此F1.0-BiOCl對(duì)酸性橙Ⅱ的光催化降解活性顯著優(yōu)于P25。圖9(b)為P25和F1.0-BiOCl樣品對(duì)酸性橙Ⅱ光催化降解的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬曲線。該圖表明，F(xiàn)1.0-BiOCl的反應(yīng)速率常數(shù)(0.069 45 min-1)為P25速率常數(shù)(0.056 04 min-1)的1.24倍。另外對(duì)F1.0-BiOCl降解酸性橙Ⅱ進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)的穩(wěn)定性測(cè)試。在初始反應(yīng)中，F(xiàn)1.0-BiOCl對(duì)酸性橙Ⅱ的降解率為80%；在第1、2、3和4次循環(huán)反應(yīng)中，F(xiàn)1.0-BiOCl對(duì)酸性橙Ⅱ的降解率分別為76%、72%、69%和64%。這表明F1.0-BiOCl具有較好的光催化循環(huán)穩(wěn)定使用性能。

圖8 模擬太陽(yáng)光照下BiOCl和F-BiOCl樣品降解RhB活性比較:(a)濃度隨光照時(shí)間的變化;(b)RhB光催化降解的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬曲線Fig.8 Activity comparison of BiOCl and F-BiOCl in degradation of RhB under simulated sunlight irradiation:(a)RhB concentration changes;(b)Kinetics of RhB degradation

圖9 P25和F1.0-BiOCl的光催化活性比較:(a)酸性橙Ⅱ吸光度隨時(shí)間變化曲線;(b)酸性橙Ⅱ光催化降解的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬曲線Fig.9 Activity comparison of P25 and F1.0-BiOCl in degradation of acid orange Ⅱ under simulated sunlight irradiation:(a)Absorbance of acid orange Ⅱ with different reaction times;(b)Kinetics of acid orange Ⅱ degradation

為了探索F-BiOCl在光催化降解過(guò)程中的主要參與的活性自由基的來(lái)源，揭示其光催化機(jī)理，我們對(duì)其進(jìn)行活性基團(tuán)的捕獲實(shí)驗(yàn)。在F1.0-BiOCl降解RhB體系中分別添加2 mmol·L-1的異丙醇(IPA)[32]、對(duì)苯醌(p-BQ)[33]和三乙醇胺(TEOA)[34]作為·OH、·O2-和h+的捕獲劑，光照100 min后，F(xiàn)1.0-BiOCl樣品對(duì)RhB的降解率由80%分別降到67%、45%和4%。這一結(jié)果說(shuō)明·OH不是主要的活性基團(tuán)，其主要原因是Bi5+/Bi3+的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電勢(shì)為+1.59 eV，低于·OH/OH的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電勢(shì)+1.99 eV[35]，F(xiàn)BiOCl不能氧化吸附在催化劑表面的羥基生成·OH。添加·O2-捕獲劑對(duì)苯醌后，RhB的光催化降解效率明顯降低，說(shuō)明·O2-參與染料降解反應(yīng)。加入三乙醇胺后，光照100 min僅有4%的RhB發(fā)生光降解，說(shuō)明在光催化反應(yīng)中，h+是最主要的活性物質(zhì)。

結(jié)合前面的表征分析，我們認(rèn)為F摻雜顯著提升BiOCl光催化性能的主要原因是：F摻雜增大樣品的比表面積，同時(shí)促進(jìn)了(110)優(yōu)勢(shì)晶面的生長(zhǎng)，形成了高暴露(001)晶面，增強(qiáng)了對(duì)反應(yīng)底物的吸附性能；另外，加快了光生e-和h+分離效率，形成更多的活性反應(yīng)自由基(·O2-、h+)參與染料的降解反應(yīng)。

3 結(jié) 論

采用溶劑熱-焙燒法制備了一系列F摻雜BiOCl納米片。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)摻雜可以促進(jìn)(110)優(yōu)勢(shì)晶面的生長(zhǎng)，形成高暴露(001)晶面，并可抑制BiOCl晶粒的尺寸。光催化降解RhB和酸性橙Ⅱ的結(jié)果表明，F(xiàn)1.0-BiOCl對(duì)RhB降解速率常數(shù)為純BiOCl的2.67倍；在降解酸性橙Ⅱ?qū)嶒?yàn)中，F(xiàn)1.0-BiOCl對(duì)酸性橙Ⅱ降解速率常數(shù)為P25的1.24倍。F摻雜引起光催化活性大幅提升的主要原因是：F摻雜可以加快光生e-和h+分離速率，提高載流子的利用率；此外，F(xiàn)摻雜形成高暴露(001)晶面，能抑制BiOCl納米片的生長(zhǎng)、增大其比表面積和增強(qiáng)其對(duì)染料的吸附性能，從而增強(qiáng)了對(duì)染料的光催化降解效率。