Bi/Bi¬2O3异质结光催化剂的制备表征及其光催化性能(3)
掺杂是通过金属离子的掺杂使金属离子成为电子捕获中心，这样就能抑制Bi2O3在光催化过程中光生电子和空穴的复合。Xie J M等利用沉淀法分别制备了V5+、Pb2+、Ag+和Co2+掺杂的Bi¬2O3 并用于光催化降解罗丹明B的实验表征其光催化性能，结果显示，各催化剂的光催化活性可表示为V/Bi2O3 ＞Pb/ Bi2O3 ＞Ag/ Bi2O3 ＞Co/ Bi2O3＞Bi2O3。Wu［17］等利用溶胶－凝胶法制备了Fe3+掺杂的Bi¬2O3膜，结果显示掺杂Fe3+降低了催化材料的晶粒尺寸和能带宽度，当Fe/Bi( 原子比) =3/100时，在复合膜催化下光照15分钟以后罗丹明B的降解率为98%，比纯Bi2O3膜高40%，Fe3+掺杂的Bi2O3 复合膜光催化活性高的主要原因是增加催化剂的比表面和使其对光的响应增强。 Anandan S［18］等利用微波照射法成功制备了Au掺杂的Bi2O3，在光催化实验中Au/Bi2O3表现出了较高的活性，这主要是因为掺杂的Au抑制了光生电子与空穴的复合，Sm3+掺杂的Bi2O3 ( Sm/Bi2O3) 比Bi2O3具有带隙能更低，可见光吸收更好，在光催化降解苯酚的实验中Sm/Bi2O3显示出了良好的光催化活性。
XIAO Guo-sheng等人利用水热-焙烧法制得Ce掺杂的Bi2O3光催化剂（Ce-Bi2O3）。把不同掺杂比例的样品在可见光照射下进行光催化实验，以金橙II的降解率来表征样品的光催化性能。结果显示：与未掺杂的Bi2O3催化剂相比，掺杂了Ce的催化剂的催化性能均能得到不同程度的提高。在不同比例掺杂的样品中，掺杂比例为n(Ce):n(Bi)=0.5的样品降解率最高，光催化活性最好，光照2h可以降解96.44%的金橙II[19]。这表明适量的掺杂有利于减小催化剂的禁带宽度和抑制光生电子和空穴的复合，使得催化性能得到一定的提升。
殷立峰等人用水热法加上焙烧获得了Ti(IV)掺杂的Bi2O3。分别对α-Bi2O3，β-Bi2O3和γ-Bi2O3进行掺杂，能分别使他们的禁带宽度从2.591、1.451、1.62 eV降低到2.35、0.63、1.21 eV，有效地使得催化剂的Eg变窄，让Bi2O3对可见光的吸收能力变强，从而提高其的光催化性能。通过在可见光照射下对结晶紫的降解能力来评价催化剂的光催化性能，实验结果为未掺杂的Bi2O3在80 min 内对结晶紫的降解率为54.2%； 掺杂6.23% Ti(IV) 的Bi2O3在相同时间内降解率提高到71.2%的；而当掺杂量提高至8.52%时，80 min内则可以使10 mg/L的结晶紫几乎完全降解[20]。
Jinli Hu等人通过浸渍法在Bi¬2O3上沉积Cu(II)来改性Bi¬2O3。通过在可见光下对异丙醇的降解实验测试其光催化性能。异丙醇的根据降解程度的不同，降解产物分别为丙酮，中间产物和CO2。他们分别用未改性的Bi¬2O3，高温处理的商用TiO2和经过Cu(II)改性的Bi¬2O3进行实验。实验结果显示未改性的Bi¬2O3和高温处理的商用TiO2都能够降解异丙醇，但它们的降解产物主要是丙酮而不是CO2，高温处理的商用TiO2对Bi¬2O3的催化能力好于未改性的Bi¬2O3，对丙酮的降解也好于未改性的Bi¬2O3。而Cu(II)改性的Bi¬2O3对异丙醇的催化效率高，并且在光照一段时间之后生成的丙酮能大部分被降解为最终产物CO2[21]。这经说明Cu(II)改性后Bi¬2O3在可见光下的催化能力得到了显著的提升。
1.3.3 表面修饰Bi2O3量子点光催化剂
量子点是一种尺寸在1～100nm之间的纳米晶体，由半导体材料组成，具有较大的比表面积是量子点的一个显著特点是。粒子的尺寸越小，比表面积就越大，物质表面的原子数增多时，会使其表面原子配位不足，产生大量的悬挂键和不饱和键，进而出现许多活性中心。Zhang H等［22］制备了被巯基乙酸修饰的水溶性Bi2O3 量子点，该量子点在光催化降解甲基橙的实验中用许多优异的性能： 一是由于Bi2O3 量子点结晶度高，粒径小，水溶性好而使其光催化活性被显著提高，30分钟内甲基橙的降解率可达80%以上；二是pH影响小，在pH较宽的范围内（3～11），Bi2O3量子点均具有很高催化活性；三是Bi2O3量子点循环使用性好，循环使用4次后，其光催化活性未见明显下降，表明该量子点具有相当好的分散性以及稳定性，能够有效的阻碍降解产物吸附在Bi2O3 量子点上以及和量子点反应，也能够有效地阻止量子点自身的团聚。因此，Bi2O3量子点化是一种提高其催化活性和增强抗光腐蚀能力的有效方式。
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