纳米银修饰Bi2O3基可见光催化剂的制备、性能和增强机制研究

半导体光催化在环境污染控制和可再生能源开发领域具有重要意义，而高活性可见光催化剂的研制是实现太阳能高效利用的关键。Bi2O3具有较高的可见光活性，通过适当的掺杂、复合等手段可以显著提高光催化效果。本项目计划在已有工作基础上系统设计和开发以下新体系：稀土掺杂β-Bi2O3 (RE:Bi2O3，RE= Nd、Gd、Er)和Ag2O（Ag）-RE:Bi2O3复合型催化剂。通过适量稀土掺杂增强光催化性能的基础上再与纳米银复合，最终实现协同作用、两次增强以显著提高可见光催化性质。综合利用现代分析手段，系统研究催化剂性能的影响因素、反应动力学特征和增强机理等。揭示并阐明掺杂-结构-微结构-光催化性质之间的内在关联，最终得到优化、稳定的Bi2O3基光催化材料，进而促进可见光催化剂的发展。

本课题系统地进行了氧化铋基光催化剂的可控制备，活性提高及光催化机制的研究。已完成的主要工作有（1）考察了稀土钕掺杂氧化铋的结构与光催化性质改善，发现稀土掺杂抑制了催化剂的生长，减小了催化剂尺寸进而增加比表面积提高了光催化性能。（2）实现了具有多种形貌的beta-Bi2O3可控制备，并系统的研究了表面微结构对光催化性能的影响。（3）利用前驱体模板法获得beta-Bi2O3/Bi2O2CO3复合光催化剂。对其生长反应动力学以及光催化反应机理进行了深入研究。（4）利用纳米Ag2O修饰α-Bi2O3复合材料，通过增加对可见光的吸收范围及有效抑制电子空穴对复合提高了光催化性能。同时发现α-Bi2O3的表面微结构对Ag2O颗粒的附着有很大影响。本研究加深了铋基光催化剂的微结构对光生电荷的分离和对光催化性能的影响，揭示了掺杂、复合氧化物的微结构调控对其光催化活性及反应机理的影响规律。