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BiOCl光催化机理

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BiOCl光催化剂是典型的p型半导体，具有较宽的禁带宽度3.02~3.5 eV，需要吸收能量较大的紫外光才能得到激发，其光催化机理示意图如图1-1所示。

图1-1 BiOCl光催化反应机理。

图中(1)、(2)、(3)代表BiOCl光催化过程中三个主要步骤Fig. 1-1 The photocatalytic reaction mechanism of BiOCl. (1), (2) and (3) represent the three main steps in the photocatalytic process of BiOCl, respectively.
如图1-1所示，BiOCl的光催化作用主要分为三个步骤：(1)光激发。

对于半导体而言，其价带部分的能级处于电子全满状态，该能带的电子不能自由移动，故它需要吸收足够的能量跃迁至更高的能级，从而使得全满的价带变为部分填充，固体中的电子才能得以自由移动。

充满电子的价带顶端(V alence Band Maximum，VBM)与导带底(Conduction Band Minimum，CBM)之间的空能级区域称为禁带(Forbidden Band)。

当BiOCl受到能量大于或等于其禁带宽度(E g)的光照射时，其价带(VB)上的电子(e-)可吸收足够的能量穿过禁带跃迁至导带(CB)，同时在价带相应位置留下光生空穴(h+)，这样就产生了光生电子-空穴对，此过程称为半导体光激发；(2)光生电子与空穴的迁移。

光生载流子(e--h+)迁移至BiOCl的表面。

在迁移过程中，大量光生电子与空穴会不可避免地发生体相复合，还有部分迁移至BiOCl表面的光生载流子会出现一定程度的表面复合。

光生电子与空穴之间的复合反应，将能量以光或热的形式释放，但这大大降低了BiOCl光催化材料的量子效率，对光催化剂的光催化性能极为不利；(3)氧化还原反应。

迁移至BiOCl 表面的电子会与吸附在表面的有机物(受主A，Acceptor)发生还原反应，而空穴迁移至表面后则能够夺取吸附有机物(施主D，Donor)中的电子产生氧化反应。

同时，具有强还原能力的光生电子可与周围的O2发生反应生成超氧自由基(O－
·)、
2
过氧氢自由基(HO2·)等活性物种；光生空穴能和吸附在BiOCl表面的H2O分子或OH-相互作用产生氧化能力较强的羟基自由基(HO·)，这些活性自由基团可进一步将水中的有机污染物彻底降解为CO2和H2O。

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氯氧铋及其复合材料在光催化方面的应用

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氯氧铋及其复合材料在光催化方面的应用一光催化原理光催化是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，就象植物的光合作用中的叶绿素。

半导体光催化剂大多是n型半导体材料，都具有区别于金属或绝缘物质的特别的能带结构,即在价带(Valence Band, VB)和导带(Conduction Band, CB)之间存在一个禁带(Forbidden Band, Band Gap)。

当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,从而产生光生电子(e-)和空穴(h+)。

此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子,而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。

而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性,能将绝大多数的有机物氧化至最终产物CO2和H2O,甚至对一些无机物也能彻底分解。

二氯氧铋性质氯氧铋分子式：BiOCl，分子量：260.43，属于正方晶系，银白色发亮结晶粉末，揉开有银白色珍珠光泽，溶于盐酸、硝酸，不溶于水、丙酮等。

氯氧铋是一种独特的三重氧化物半导体，开放的晶体结构，它的结构是由氯离子层和[Bi2O2]2+层组成，一个[Bi2O2]2+层由两个氯离子层包裹着，形成了一种三明治的结构。

结构示意图如下：图1 BiOCl的晶体结构氯氧铋这种特殊的晶体结构，使得它的层间的空间比较大，有助于光诱导电子空穴对的分离，在光催化方面有很好的应用。

但是它也存在自身的缺陷，带隙为3.5eV，只能在紫外光有作用。

所以，为了解决这样的问题，很多研究者提出和研究了氯氧铋与其他材料制备BiOCl的复合材料，进一步改善其性能。

三文献介绍1Bi/BiOCl半导体异质结构作者通过水热法合成了Bi/BiOCl半导体异质结构复合材料，BiOCl中氧空位的存在减少了它的禁带宽度，原位生长在BiOCl表面的Bi纳米粒子增强了电子空穴对的分离，使得合成的复合材料在可见光下有优异的催化活性和稳定性，可应用于染料的分解以及持久性有机污染物(POPs)的降解。

BiOCl光催化剂的制备及其催化性能

BiOCl光催化剂的制备及其催化性能

• 51•文章用水热法制备了BiOCl 、Sn 3O 4以及复合物BiOCl/Sn 3O 4。

用各种现代化表征手段对样品测量。

以甲基橙溶液作为评估标准进行性能测试。

结果显示，与纯BiOCl 相比，复合物的性质更好。

性质较好有以下原因：(1)球状结构增加了催化剂对光的利用。

(2)Sn 3O 4与BiOCl 形成的p-n 结有效地促进了活性物质的分离，产品在干燥箱中80℃干燥5h 。

1.2 合成BiOCl/Sn 3O 4复合材料的结构合成BiOCl/Sn 3O 4复合材料，1mol Bi(NO 3)3·5(H 2O)和1mol KCl 各自溶解在7.5mL 去离子水中。

把上述2.1中提到的A 和B 溶液依次置入KCl 烧杯中形成C 。

将溶液C 加入到Bi(NO 3)·5(H 2O)溶液中形成BiOCl光催化剂的制备及其催化性能哈尔滨师范大学 张燕祥加速了活性物质的迁移。

现阶段合成染料造成的水混杂污浊是被重视的一大问题。

光催化可以有效解决该问题。

光催化被层出不穷的研究源自于1972发现的现象。

BiOX(X=Cl ，Br ，I)是催化材料重要组成部分，因其具有光学稳定、无毒和耐腐蚀等优势被研究。

但是，由于宽带隙、有限的光吸收和光生载流子的快速复合，BiOCl 的光活性仍然不够高。

提高其光催化活性的方法有很多。

如离子掺杂、异质结的构建、晶体工程等。

例如在BiVO 4/BiOCl 、C 3N 4/BiOCl 以及BiPO 4/BiOCl 等材料中，通过构建p-n 结提高了BiOCl 的性能。

本文建构了p-n 结使BiOCl 的性能得以提升。

1 实验部分1.1 合成Sn 3O 4Sn 3O 4通过简单的水热反应合成。

将4.0mol SnCl 2·2H 2O 和10mol Na 3C 6H 5O 7·2H 2O 溶解在10mL 去离子水中，搅拌5 min ，形成均匀透明的溶液A 。

综合性实验-氯氧化铋的制备及光催化性能

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综合性实验-氯氧化铋的制备及光催化性能叶立群;金晓丽;苏玉荣;谢海泉;张贺【摘要】介绍了一个化学综合性实验：氯氧化铋的制备及光催化性能。

该实验采用溶剂热合成的方法制备了氯氧化铋光催化材料，利用 X-射线粉末衍射和紫外可见漫反射光谱对其进行了表征。

最后在全光谱照射下，测试氯氧化铋在不同条件下(pH值和催化剂浓度)光催化降解染料的活性。

本实验贯穿材料的制备、表征和性能研究，有利于提高学生的实践能力和对知识的综合运用能力，培养他们的创新能力。

%A comprehensive chemical experiment, preparation and photocatalytic properties of bismuth oxide chloride (BiOCl), was demonstrated. BiOCl photocatalytic material can be prepared through solvothermal synthesis and characterized by X - ray powder diffraction ( XRD ) and UV - Vis diffuse reflectance spectroscopy ( DRS ) . The photocatalytic activities of dye degradation over BiOCl were tested under the full spectrum irradiation at different conditions (pH value and concentration of BiOCl). This experiment connects material preparation, characterization and properties study. It is beneficial to improve student’s practice ability and comprehensive ability for knowledge, and cultivate their innovative ability.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】3页(P187-189)【关键词】综合性实验;氯氧化铋;溶剂热;光催化【作者】叶立群;金晓丽;苏玉荣;谢海泉;张贺【作者单位】南阳师范学院化学与制药工程学院，河南南阳 473061;南阳师范学院化学与制药工程学院，河南南阳 473061;南阳师范学院化学与制药工程学院，河南南阳 473061;南阳师范学院化学与制药工程学院，河南南阳 473061;南阳师范学院化学与制药工程学院，河南南阳 473061【正文语种】中文【中图分类】O782综合化学实验是化学新实践教学体系中的一个重要环节，它综合了四大化学等二级学科中的重要试验方法和技术，内容上涵盖了材料、生命、环境、能源和信息等学科，是学生在掌握基础化学实验的基本原理和基本操作的基础上，与学科研究前沿紧密结合的综合训练项目，是培养学生创新精神和创新能力的重要途径［1－2］。

BiOCl

BiOCl

BiOCl光催化降解MB染料废水的研究作者：毛晓明来源：《科技创新导报》2013年第10期摘要：该实验制备了BiOCl光催化剂，并对其进行了XRD、TEM、HRTEM和DRS表征。

结果表明所制得的BiOCl呈高纯单相，且具有层状结构，其带隙为3.19 eV。

该催化剂对亚甲基兰（MB）具有良好的光催化活性，模拟太阳光照射60 min后，7 mg/L MB完全降解。

机理研究表明羟基自由基在MB光催化降解过程中起主要作用。

关键词：BiOCl MB 光催化活性羟基自由基中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（a）-0-02近年来，半导体光催化剂用于处理废水中有机污染物的研究被广泛报道[1]。

作为一种具有正方氟氯铅矿结构的重要的V-VI-VII族三元半导体，氯氧铋（BiOCl）逐渐成为人们的研究热点[2-3]。

BiOCl光催化剂具有一些特定的性质，如层状结构、良好的光吸收性质及电磁性质[4]，这些性质使得我们相信BiOCl可以在染料废水处理中表现出良好的光催化活性。

在该研究中，制备了具有层状结构的BiOCl光催化剂。

作为一种p型半导体，BiOCl的带隙为3.19 eV。

由于亚甲基兰（MB）是一种典型的存在于纺织废水中的有机染料，且其浓度便于通过光学吸收光谱法测定，因此在该文中以MB溶液作为目标物，对BiOCl的光催化活性进行了研究。

结果表明在模拟太阳光照射下，BiOCl可以高效的降解MB；同时通过捕获剂实验，对MB的降解历程进行了研究。

1 实验方法1.1 样品制备实验所用原料为：NaBiO3·2H2O，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；无水乙醇，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；亚甲基蓝（methylene blue，MB），分析纯，天津市光复精细化工研究所；盐酸，分析纯。

称取3.160 g NaBiO3·2H2O分散于40 mL无水乙醇中，逐滴加入1.2 M盐酸溶液40 mL，得到白色沉淀。