160 通过小面耦合构造非晶态TiO2 / BiOBr异质结以提高光催化活性

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这篇由河北科技大学理学院等的研究学者完成，讨论通过小面耦合构造非晶态TiO2 / BiOBr异质结以提高光催化活性的论文，发表在一区重要期刊《Journal of Hazardous Materials》，影响因子：6.434。

近年来，微波化学仪器用于材料合成的研究工作已经成为科学研究的热门方向，受到广大学者的极大关注！

摘要

采用原位直接生长法，在微波辐射下合成了非晶态TiO 2复合光催化剂。XRD、SEM和HRTEM表征表明，BiOBr与非晶态TiO 2的异质界面主要发生在BiOBr的{001}面上。

BET和TEM结果表明，与裸BiOBr和非晶态TiO 2相比，BiOBr具有更高的比表面积和更小的非晶态TiO 2颗粒，显示了BiOBr对TiO 2粒子生长的抑制作用。

XPS验证了这两个组件之间的相互作用。以甲基橙(MO)和苯酚的降解为目标反应，考察了所制备样品的光催化活性。15%TiO 2/BiOBr复合材料的反应速率常数是纯BiOBr的3.4倍，这是由于BiOBr与非晶态TiO 2的高比表面积和光生电子空穴对的有效分离所致。

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结论

采用原位生长法合成了由非晶态TiO 2与以{001}面为主的BiOBr相结合的新型复合材料。适当的制备方法使非晶态TiO 2纳米粒子在BiOBr片表面得到了高度分散的纳米粒子。由于BiOBr的{001}面与非晶态TiO 2之间的异质界面分布均匀，非晶态TiO 2中的缺陷水平可以作为BiOBr的有效电子受体，因此，BiOBr中光生电子空穴对的分离得到了明显的改善，从而有效地提高了BiOBr的光催化活性。15%TiO 2/BiOBr的光催化活性是纯BiOBr的3.4倍。本研究为拓宽TiO 2的应用范围，开发高效的BiOBr基光催化剂提供了新的思路。

祥鹄仪器在本论文中的使用过程

非晶态TiO 2是由偏钛酸(H2TiO3)[42]形成的。首先，将一定量的H_2TiO_3加入到纯净水H_2O_2(30%)和NH_3·H_2O(28%)的混合物中，然后放入冰水浴中。搅拌30 min后，得到一种均匀的淡黄绿色过氧乙酸酯溶液.同时，在25 mL蒸馏水中加入一定量的BiOBr，再用超声波作用30 min，使BiOBr粉末完全分散。然后将过氧酸盐溶液与BiOBr混悬液混合。搅拌4h后，将混合液放入烧瓶中，微波辐照1h，在北京祥鹄有限公司的XH-100B微波炉中进行反应，功率和温度分别为500 W和80◦C。最后，用真空过滤法分离样品，在60◦C烘箱中干燥，在相同条件下合成了非晶态TiO 2，不添加BiOBr。通过添加偏钛酸和BiOBr粉体，确定了TiO 2/BiOBr复合材料中TiO 2的最终含量。得到的样品称为X%TiO 2/BiOBr，X%为TiO 2的含量。为了研究锐钛矿型TiO 2在复合材料中的作用，最佳样品在400◦C下煅烧，称为X%TiO 2/BiOBr-400。用BiOBr微球代替BiOBr纳米片，得到了X%TiO 2/BiOBr(M)。