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BiOI@La(OH)3纳米棒异质结制备及其增强可见光催化去除NO性能

孙艳娟 ,  肖香 ,  董兴安 ,  董帆 ,  张炜

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引用本文: 孙艳娟,  肖香,  董兴安,  董帆,  张炜. BiOI@La(OH)3纳米棒异质结制备及其增强可见光催化去除NO性能[J]. 催化学报, 2017, 38(2): 217-226. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62753-0 shu
Citation:  Yanjuan Sun,  Xiang Xiao,  Xing'an Dong,  Fan Dong,  Wei Zhang. Heterostructured BiOI@La(OH)3 nanorods with enhanced visible light photocatalytic NO removal[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(2): 217-226. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62753-0 shu

BiOI@La(OH)3纳米棒异质结制备及其增强可见光催化去除NO性能

  • a 重庆工商大学环境与资源学院, 重庆市催化与环境新材料重点实验室, 教育部废油资源化技术与装备工程研究中心, 重庆 400067;

  • b 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 重庆 400714

  • 基金项目:

    国家重点研发计划（2016YFC0204702）；国家自然科学基金（51478070，51108487，21501016）；重庆市高校创新团队（CXTDG201602014）；重庆市自然科学基金（cstc2016jcyjA0481）；中国科学院青年创新促进会（2015316）.

摘要: 一维La（OH）3纳米棒具有特殊的电子结构和多功能特性，特别是作为半导体光催化剂引起了人们极大的兴趣.但La（OH）3禁带宽度较大，且只能吸收紫外光，所以光催化效率较低，可见光利用能力较差，限制了La（OH）3的实际应用.因此，需要开发一种高效的改进方法来提高La（OH）3的可见光催化性能.本课题组发展了一种有效的改进La（OH）3方法，通过简易的方法将BiOI纳米颗粒沉积在La（OH）3纳米棒上，有效增强了对可见光的吸收能力和光生载流子的分离能力.本文采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、荧光光谱（PL）、光电子能谱（XPS）、电子自旋共振（ESR）、N2吸附和元素分析等手段研究了BiOI@La（OH）3纳米棒异质结的构建原理及增强可见光催化性能的原因.
XRD和XPS结果表明，通过简易化学沉积法原位构建了BiOI@La（OH）3异质结，并且在异质结中没有杂相生成.由SEM图像可见，原始La（OH）3由分散的一维纳米棒组成，平均直径为30-50 nm.通过BiOI与La（OH）3表面的紧密接触成功构建异质结，但BiOI纳米颗粒未改变La（OH）3纳米棒的形貌.由TEM和HRTEM图像可见，La（OH）3纳米棒的平均长度为30-50 nm，并且在BiOI@La（OH）3异质结中可以清晰看出BiOI和La（OH）3之间紧密接触的界面和晶格间距.N2物理吸附结果显示，随着BiOI量的增加，BiOI@La（OH）3异质结的比表面积增加，但孔体积未现明显变化.UV-Vis DRS结果显示，引入BiOI后明显促进了La（OH）3对可见光的吸收能力和利用效率，从而有利于增强可见光催化活性.通过理论计算分别得到BiOI和La（OH）3的价带和导带位置，表明具有非常匹配的能带结构可以促进BiOI光生电子的有效转移.
可见光催化去除NO测试结果表明，BiOI@La（OH）3异质结的光催化活性高达50.5%，明显优于BiOI和La（OH）3.ESR测试结果显示，BiOI@La（OH）3异质结可见光催化活性中起主要作用的活性物种是·OH.结合表征结果，BiOI@La（OH）3纳米棒异质结可见光催化性能增强的原因主要有三个：（1）BiOI@La（OH）3异质结增大的比表面积有利于反应物和产物在催化剂表面扩散，同时可提供更多活性位点参与光催化反应；（2）禁带宽度影响光催化效率，当BiOI与La（OH）3达到合适比例时，既可以促进可见光吸收，也可以使光生电子具有较强还原能力；（3）BiOI@La（OH）3异质结有利于光生载流子的分离，从而显著提高其光催化活性.

English

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  • 发布日期:  2017-03-02
  • 收稿日期:  2016-09-28
  • 修回日期:  2016-11-14
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

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