卤氧化铋在光催化领域的研究进展
2021-06-15孙新宇李会鹏蔡天凤
孙新宇,李会鹏,赵 华,蔡天凤
(辽宁石油化工大学 石油化工学院,辽宁 抚顺 113001)
随着科学技术的快速发展,人们不得不面对日益严重的环境污染和能源短缺问题[1-2]。半导体光催化技术由于具有清洁性和可持续性,自问世以来就受到人们的广泛关注[3-5]。TiO2作为最具代表性的光催化材料,具有稳定性高、制备简单、成本低廉等优点,但依旧存在两个关键问题限制了它的应用:一方面较宽的带隙带来了低的可见光吸收率,另一方面高的光生电子复合率限制了它的催化活性[6]。虽然人们采用了包括助催化剂负载[7]、缺陷控制[8]、构建异质结[9]等方法来增强TiO2的光催化活性,但始终达不到实际生产的需要。在新开发的光催化材料中,铋的金属氧化物(如Bi4Ti3O12,
Bi2O3,BiFeO3,BiFeWO6,BiVO4,Bi2WO6,Bi2MoO6,Bi2Fe4O9,Bi5FeTi3O15,Bi4Ti3O12等)、硫 化 物(Bi2S3)和 卤 氧 化 物(BiOF,BiOI,BiOBr,BiOCl)被视为很有前景的新型材料[10-15]。其中,卤氧化铋(BiOX,X=Cl,Br,I)因为优秀的光电性质而受到更多的关注。BiOX的带隙普遍小于传统的光催化材料,且随着卤素原子序数的增加,带隙逐渐减小,最小的BiOI带隙只有大约1.7~2.1 eV,这表明它们对于可见光的吸收效率远远超出一般光催化材料。但随着带隙的减小,随之而来的是光生电子复合率的提高,这大大影响了BiOX材料的光催化活性,所以为了提高性能,必须对其进行改性处理。
本文对BiOX材料的晶体和电子结构进行了介绍,分析了该材料光催化的一般机理,对于近年来BiOX的改性措施进行了总结与归纳,最后对其发展进行了展望。
1 BiOX材料的晶体结构和电子结构
Bannister等[16]报道了……
