卤氧化铋/石墨烯复合光催化剂的研究进展

全玉莲, 靳振英, 赵洁妤, 张一婷

(1. 河北环境工程学院,河北 秦皇岛 066102;2. 河北省河道水质净化及生态修复重点实验室,河北 秦皇岛 066003)

随着人口数量的急速上升和工业的蓬勃发展,生态环境污染问题愈演愈烈,能源供应极度紧缺。光催化技术能够有效地、经济地利用太阳能,在解决环境污染问题和开发新型能源技术方面显示出巨大的潜力。目前,研究最广泛的光催化剂是二氧化钛(TiO2),但在实际应用中,TiO2存在带隙较大、太阳光利用率低、电子空穴易重组等缺陷。因此,开发新型高效可见光响应型催化剂成为当今光催化降解技术的热点。

卤氧化铋BiOX(X=Cl、Br、I)是近期研究者关注的新兴材料之一,具有独特的开放式层状结构[1],层间形成的内电场有效抑制了光生电子和空穴的复合,使卤氧化铋具有良好的光催化活性。但其单体的量子效率低[2]、宽带隙BiOX(如BiOCl和BiOBr)对太阳能利用率低等缺陷,制约了它的实际应用。研究者采用TiO2[3]、银系化合物[4]、碳材料[5]及其他铋系化合物[6]等与BiOX构建复合纳米材料,为解决BiOX材料可见光活性低、光生载流子复合率高等关键问题进行了有益的探索。其中,石墨烯是一种新型二维碳材料,具有杂化六元环sp2结构,表现出较高的电子迁移率、较大的比表面积、良好的导电性能[7],被视为光催化反应中极佳的电子集极和转化体[8-9]。氧化石墨烯或还原氧化石墨烯(GO/RGO)与卤氧化铋按一定比例复合形成异质结,可以有效转移界面电荷,抑制电子空穴对的复合[10],而且辐照时所需的能量也较少,这些特性有利于提高光的利用率,进而增强对有机污染物的降解效果,在环境污染治理方面将具有非常广泛的应用前景。……