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光催化材料因能有效地利用太阳光,实现能量转换和有机物的光降解,引起了科学界和工业界的广泛关注。在光催化剂领域,TiO2作为成熟产品已经被应用于不同领域,但由于TiO2具有较宽的禁带宽度(锐钛矿TiO2约为3.2 eV),仅能响应太阳光中的紫外光,而紫外光仅占太阳光的一小部分(<5%),大幅度限制了它的广泛应用。为了避免上述缺陷,人们致力于开发新型高效可见光响应型光催化剂。近年来,铋系氯氧化物由于其独特的层状结构和高的化学价态,作为一种的新型光催化剂表现出很大的应用前景。CaBiO2Cl是一典型铋系氯氧化合物,在一定的光照条件下可降解有机物,并且有着很高的光催化活性。本文主要对CaBiO2Cl材料的制备、修饰改性及其光催化性能进行研究,主要内容包括以下几个方面: (1)以KCl、Bi(NO)3·5H2O、CaCO3为原料,采用高温固相法成功制备出CaBiO2Cl光催化剂,并通过 X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)检测技术对其进行分析表征,并考察了固相反应温度和反应时间对催化剂合成的影响。分析结果表明:在800℃的条件下高温固相烧结36 h是CaBiO2Cl光催化剂制备的最佳条件。经过可见光(λ>420 nm)照射下,亚甲基蓝溶液(MB,10 mg/L)的降解来评价其光催化性能。结果表明,800℃的条件下高温固相烧结36 h的CaBiO2Cl光催化剂光照180 min后对MB的降解率可达到81.98%。 (2)采用高温固相法成功制备出Ag修饰改性CaBiO2Cl光催化剂,并选用XRD、SEM、EDS、DRS等技术对其进行分析表征。结果表明,Ag离子的加入没有改变CaBiO2Cl的物相结构,与未添加AgNO3的CaBiO2Cl样品相比,Ag-CaBiO2Cl样品的结晶度明显提高,并且砖状颗粒进一步生长。可见光下照射下降解亚甲基蓝溶液(MB、10 mg/L)来评价其光催化性能。当添加的AgNO3浓度为10 mol%时,对亚甲基蓝MB溶液的降解率为96.73%。Ag-CaBiO2Cl结晶度的提高可以有效地降低光生电子-空穴对的复合;此外,Ag+能够捕获光生电子从而降低光催化剂界面电子-空穴的复合率,这也是其光催化活性提高的一个重要因素。 (3)选用尿素为氮源,采用高温固相法成功制备出N修饰改性CaBiO2Cl光催化剂,并对其进行分析及表征。当尿素的加入量为20 mol%时,对亚甲基蓝MB(10 mg/L)溶液的降解率为94.55%。N-CaBiO2Cl光催化剂光催化性能提高的主要原因是结晶度提高可以有效地降低光生电子-空穴对的复合;N-CaBiO2Cl禁带宽度均有所减少,从而相应的可见光吸收范围会随之增加,使得光催化活性得到提升。