双Z型异质结Bi2MoO6/Bi2WO6/Ag3PO4的光催化研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2023-0791

摘要/Abstract

摘要：

采用一锅水热法制备了片层花簇状Bi₂MoO₆/Bi₂WO₆复合物，并以其为载体，将Ag₃PO₄通过原位生长的方式沉积在其表面，设计出一种新型的Bi₂MoO₆/Bi₂WO₆/Ag₃PO₄复合双Z-scheme型结构的光催化剂，考察了复合催化剂在可见光下降解罗丹明B（RhB）的催化活性。研究表明，当Ag₃PO₄在复合物中的质量分数为5%时，复合催化剂在可见光下具有最佳的光催化活性，在120 min内对RhB的降解率高达99.15%。Bi₂MoO₆、Bi₂WO₆和Ag₃PO₄三者的协同作用有效提高了对可见光的吸收能力，所构建的双Z型异质结可改变光生电子的传输路径，进而促使光生电子空穴的分离，从而获得显著的光催化活性。根据捕获实验和能带理论分析，提出了一种双Z-scheme型光催化剂的作用机理。

关键词: 光催化, 双Z-scheme型异质结, Bi₂MoO₆/Bi₂WO₆/Ag₃PO₄复合材料, 可见光响应

Abstract:

Layered Bi₂MoO₆/Bi₂WO₆ composites were prepared by a one pot hydrothermal method and Ag₃PO₄ was deposited on its surface through in-situ growth with it as a supporter. A new type of Bi₂MoO₆/Bi₂WO₆/Ag₃PO₄ composite dual Z-scheme heterojunction photocatalyst was designed. The catalytic activity of the composite catalyst for the degradation of RhB under visible light was investigated. Experiments showed that when the mass fraction of Ag₃PO₄ in the complex was 5%, the composite catalysts exhibited optimal photocatalytic activity under visible light, with a degradation rate of 99.15% for RhB within 120 minutes. The synergistic effect of Bi₂MoO₆, Bi₂WO₆, and Ag₃PO₄ effectively improved the absorption ability of visible light. The constructed double Z-scheme heterojunction could change the transmission path strength of photo generated electrons, which promoting the separation of photo generated electron holes. As a result, significant photocatalytic activity was obtained. Based on capture experiments and band theory analysis, a dual Z-scheme photocatalytic mechanism was proposed.

Key words: photocatalysis, dual Z-scheme heterojunction, Bi₂MoO₆/Bi₂WO₆/Ag₃PO₄ composites, visible light drive

中图分类号:

X703.1

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https://www.iwt.cn/CN/Y2024/V44/I8/81

图/表 15

图1 不同复合样品的XRD图谱（a）和Raman光谱（b）

Fig.1 XRD spectra（a） andRaman spectra（b） of different samples

图2 ABB5样品的XPS全谱及各元素的高分辨谱

Fig.2 XPS survey spectrum and high solution spectrum of all of elements of ABB5 sample

图3 光催化剂的SEM

Fig.3 SEM images of photocatalysts

图4 复合光催化剂ABB5的TEM（a）、HRTEM（b）和EDS（c）

Fig.4 TEM（a）、HRTEM（b） and EDS（c） images of ABB5

图5 不同样品的UV-vis光谱

Fig.5 UV-vis DRS spetra of different samples

图6 不同样品的PL光谱

Fig.6 PL spectra of different samples

图7 不同样品的EIS性能曲线

Fig.7 EIS of different samples

图8 不同样品的TPR图谱

Fig.8 Transient photocurrent response curves of different samples

图9 可见光下催化剂对RhB的催化降解性能

Fig.9 Degradation performance of RhB under visible-light irradiation by photocatalysts

图10 溶液初始pH对RhB降解效果的影响

Fig.10 Effects of initial pH on RhB degradation by ABB5 under visible light irradiation

图11 ABB5循环降解RhB性能

Fig.11 Recycling times in degradation of RhB using ABB5

图12 循环实验反应前后ABB5的XRD

Fig.12 XRD spectra of ABB5 before and after cyclic experimental reaction

图13 不同捕获剂对ABB5在可见光下催化活性的影响

Fig.13 Photocatalytic activities of ABB5 with different quenchers under visible-light irradiation

图14 ABB5光催化剂的O₂ ^·-和·OH的ESR光谱

Fig.14 ESR spectra of superoxide radical and hydroxyl radical from ABB5

图15 可见光照射下复合催化剂ABB5对RhB降解的可能机制

Fig.15 The possible mechanism of degradation RhB under visible-light irradiation

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