具有增强的光催化活性的直接Z型Bi2S3BiFeO3异质结纳米纤维

　　江南大学段芳等J. Alloys Compd.：具有增强的光催化活性的直接Z型Bi2S3/BiFeO3异质结纳米纤维
　　DOI:10.1016/j.jallcom.2020.155158
　　合理设计异质结是构建高效光催化剂的有效途径。本文通过静电纺丝技术和原位阴离子交换法制备了界面紧密结合的Bi2S3/BiFeO3异质结纳米纤维。利用不同表征手段分析了Bi2S3/BiFeO3复合材料的结构和形态。通过可见光照射下盐酸四环素（TC）的光降解来评估获得的Bi2S3/BiFeO3异质结的光催化活性。结果表明，Bi2S3/BiFeO3异质结显示出增强的光催化降解性能，并且通过改变硫代乙酰胺（TAA）的量可以很容易地优化其光催化活性。当TAA的量为0.1 mmol时，获得的Bi2S3/BiFeO3（TAA-2）样品表现出最佳的光催化性能，分别是纯BiFeO3和Bi2S3的5倍和6倍。此外，通过对活性组分和自由基的监测，以及光学和光电化学试验，系统地研究了其光催化机理。据此提出了Bi2S3/BiFeO3异质结的直接Z型电荷迁移机制。Bi2S3/BiFeO3异质结增强的光催化性能可归因于改善的可见光响应以及有效的电荷分离和转移。
　　图1.合成的光催化剂的XRD图
　　图2.（a，b）TAA-2在不同放大倍数下的SEM图像，（c）TAA-2样品的TEM和（d）HRTEM图像
　　图3.TAA-2的SEM-EDX图像：（a）元素叠加和（插图）扫描区域，（b）Bi，（c）Fe，（d）S，（e）O和（f）能量色散谱
　　图4.纯BiFeO3、Bi2S3和TAA-2的XPS光谱：（a）全扫描，（b）Bi 4f，（c）Fe 2p和（d）O 1s
　　图5.（a）紫外-可见吸收光谱，（b）（αhv）2〜（hv）曲线图
　　图6.（a）TC光催化降解的时间曲线，（b）TC降解的伪一级动力学拟合，（c）TC光催化降解的反应速率常数k，以及（d）在可见光照射下，TC在TAA-2上的TOC去除率
　　图7.（a）纯BiFeO3纳米纤维和Bi2S3/BiFeO3异质结（TAA-2）的磁化曲线，（b）用于磁分离的TC溶液的照片，（c）TC在TAA-2上五个循环的降解曲线，和（d）5个循环后TAA-2的XRD图谱
　　图8.所得样品的PL光谱
　　图9.（a）所得样品的光电流响应谱和（b）电化学阻抗谱（插图：电路图模型）
　　图10.（a，b）BiFeO3和Bi2S3样品的Mott-Schottky图，（c）BiFeO3和Bi2S3的能带结构
　　图11.（a）在可见光下TC降解的清除研究，（b-d）当TAA-2、BiFeO3和Bi2S3存在时，在可见光下DMPO-∙O2-和DMPO-∙OH的ESR信号
　　图12.在可见光照射下，当TAA-2样品存在时，光沉积的Ag纳米颗粒的TEM和HRTEM图像
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　　文章来源：易丝帮