林本平, 李永翔, 于瀚博, 等丨Bi2MoO6/Bi7O9I3异质结的制备及其光催化性能

文摘 2024-06-28 17:16 北京

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Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃异质结的制备及其光催化性能

林本平 ¹李永翔 ¹于瀚博 ² 刘春华 ²

1. 长沙理工大学化学化工学院，湖南长沙 410114
2. 长沙理工大学水利与环境工程学院，湖南长沙 410114

DOI：10.12034/j.issn.1009-606X.223229

摘要本工作采用一步法合成了Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃异质结材料，并采用多种手段表征异质结材料的形貌结构、化学组成和光电性能，研究了该异质结材料吸附和光催化降解环丙沙星(CIP)的效果。结果表明，与Bi₂MoO₆单体相比，Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃复合异质结材料提高了对可见光的吸收能力，减小了其带隙宽度，从而同时提高了其作为催化材料吸附和可见光下降解CIP的活性。研究发现该复合材料中Bi₂MoO₆与Bi₇O₉I₃摩尔比为7:3时对CIP的去除效果最好，其中吸附去除率为82.6%，光催化降解率为94.7%。而在相同条件下，Bi₂MoO₆、Bi₇O₉I₃吸附去除和催化降解环丙沙星的效率分别仅为57.4%, 66.4%和35.2%, 43.6%。自由基捕获实验表明Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃光催化降解环丙沙星的过程中主要活性物种为h⁺和⋅O₂^-。

关键词 Bi₂MoO₆；Bi₇O₉I₃；光催化；异质结

1 前言

我国是世界上最大的抗生素生产和使用国，随着农牧业和医疗行业发展，抗生素的滥用也越发严重，越来越多的难降解抗生素被排放至自然水体中。抗生素在自然水体中累积严重威胁着生态环境和人类健康^[1]。环丙沙星(CIP)作为第三代喹诺酮类抗生素，具有广谱抗菌活性，灭菌效果好，被广泛应用于医疗及农牧领域。已有研究表明，环丙沙星广泛存在于污水、河、湖水及地下水中^[2]。因此，如何高效去除环丙沙星是环境治理领域的热点之一^[3]。目前，处理抗生素的方法主要有生物法、物理法、化学法及多种方法联合处理等，由于抗生素具有高稳定性和生物抗性，用常规方法很难有效消除^[4]。在众多处理技术中，光催化技术因环境友好、经济可行、高氧化活性、操作简单等特点而被认为是极具应用前景的抗生素去除方法^[5]。设计具有高可见光活性的催化剂是光催化降解抗生素废水的核心。

铋系氧化物—钼酸铋(Bi₂MoO₆)是典型具有可见光驱动特征的Bi(III)基半导体，具有离子导电性好、禁带宽度窄、环保无害等优点。由于其具有独特的层状结构、抗光腐蚀稳定性和制备成本低廉等优点而受到污染物防治领域的广泛关注^[6]。然而，Bi₂MoO₆单体的本征光生载流子分离性差、复合率高及光响应范围窄等缺陷严重限制了其实际应用。目前的改性方法主要集中于贵金属沉积^[7]、元素掺杂^[8]和构建异质结^[9]等。构建异质结是提高其光催化性能的一种有效方法，不仅能扩大光吸收范围，还可以促进光生载流子分离。两种催化剂之间通过构建异质结形成的表面结可以通过加速光生电子和空穴分离过程增强光催化活性^[10]。而不同的含铋半导体具有相似的层状结构，这使得两种含铋光催化剂之间形成异质结结构变得更加容易^[11]。但异质结的构建存在两种物质界面处晶格不匹配的弊端，阻碍界面间的电荷转移。富铋型铋系氧化物—碘氧化铋(Bi₇O₉I₃)具有与钼酸铋相似的层状晶体结构^[12]，是一种新型铋系氧化物，其中Bi和O含量增加使该材料呈现各向异性和轨道杂化，进而形成高度分散的导带(CB)和价带(VB)，促进载流子转移并提高光催化活性^[13]。利用Bi₇O₉I₃作为助催化剂改性Bi₂MoO₆，采用一步法合成复合催化剂可有效降低界面处的晶格失配度，促进光生电子和空穴的空间分离，同时拓展催化材料的光吸收范围^[14]。然而，目前几乎没有关于Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃异质结用于光催化降解抗生素的研究。

本工作采用一步水热法合成Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃，同时对材料的晶体结构、形貌和光电化学性能进行研究，揭示了光催化降解CIP过程中的光生电荷转移机制，并将该催化剂用于水中CIP的光催化降解。

2 实验

2.1　试剂

五水合硝酸铋[Bi(NO₃)₃⋅5H₂O]、二水合钼酸钠(Na₂MoO₄2H₂O)、碘酸钾(KIO₃)、乙二醇、无水乙醇、环丙沙星、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、二甲基亚砜(DMSO)、异丙醇(IPA)，以上均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司。

2.2　Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃复合物制备

将1 mmol Bi(NO)₃⋅5H₂O和0.5 mmol Na₂MoO₄⋅2H₂O分别溶解在10 mL乙二醇中，然后混合两种透明溶液并滴加15 mL无水乙醇，标记为溶液A。将1 mmol Bi(NO)₃⋅5H₂O和1 mmol KIO₃分别溶解在10 mL乙二醇中，然后混合两种透明溶液并滴加15 mL无水乙醇，标记为溶液B。将溶液A, B分别搅拌45 min，之后将二者混合搅拌1 h，转移至不锈钢反应釜中于160℃下反应24 h。待反应釜自然冷却至室温后，将沉淀物离心收集，用去离子水和乙醇交替清洗5次，置于60℃下烘干过夜，得到Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃复合材料，通过调整溶液A, B的剂量制备摩尔比为6:4, 7:3, 8:2, 9:1的复合材料，分别记为BM/BI-1, BM/BI-2, BM/BI-3, BM/BI-4。向溶液A中加入无水乙醇25 mL，按照上述反应条件，得到Bi₂MoO₆单体，记为BM。向溶液B中加入无水乙醇25 mL，按照上述反应条件，得到Bi₇O₉I₃单体，记为BI。

2.3　性能表征

用Rigaku Smartlab型X射线衍射仪(XRD，日本理学公司)表征样品晶体结构；用 Thermo Scientific ESCALAB Xi+型X射线光电子能谱仪(XPS，美国赛默飞)分析元素组成及价态；用JSM-IT500A型高真空扫描电子显微镜(SEM，日本电子)分析表面形貌；用Micromeritics ASAP 2460分析仪(BET，美国麦克仪器)测试比表面积、孔径及孔容；用U3900型紫外可见分光光度计(UV-vis，日立公司)分析光学吸收性能；用Edinburgh FLS1000型荧光光谱分析仪(PL，英国爱丁堡仪器)检测样品光生电子与空穴的复合率；用辰华660e电化学工作站(上海辰华)分析材料的电化学性能。

光催化性能测试：取50 mg样品加入100 mL浓度为20 mg/L的CIP溶液中[CIP浓度计算方法见式(1)]，超声1 min，随后在黑暗条件下磁力搅拌30 min以达到吸附-脱附平衡。以300 W氙灯作为模拟光源(PLS-SXE300D)，用滤光片(>420 nm)消除紫外光的影响，光照射30 min，每隔6 min取一次样，经0.45 μm滤膜过滤后，取上清液在波长277 nm下测量吸光度并记录，用式(2)计算CIP的降解率(η)：

y=0.0977a-0.00018

(1)

η=(a₀-a_t)/a₀

(2)

式中，y为溶液吸光度，a为溶液CIP浓度(mg/L)，η为CIP的降解率(%)，a₀为溶液暗处理30 min达吸附平衡后溶液CIP浓度；a_t为溶液光照一定时间后溶液CIP浓度。

3 结果与讨论

3.1　样品的表征与分析

3.1.1 组成和结构分析

通过XRD谱图表征BM和BM/BI-2的结构和晶型。如图1所示，在2θ为28.2°, 32.5°, 47.1°和55.4°的衍射峰分别对应于Bi₂MoO₆ (JCPDS 76-2388)的(131), (200), (260)和(133)晶面^[15]，BM/BI-2的XRD图谱中2θ=28.2°处的特征峰向右微移，并在31.7°和45.2°处出现了Bi₇O₉I₃的特征峰，分别对应于BiOI (JCPDS 73-2062)的(110)和(200)晶面^[16]。上述结果表明，采用一步法可以成功制备Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃异质结，且其中无杂质存在。

图1 BM和BM/BI-2的XRD谱图Fig.1 XRD spectra of BM and BM/BI-2

3.1.2 元素分析

通过XPS分析复合材料的元素组成和含量、化学状态、分子结构。如图2(a)所示，BM/BI-2的XPS图谱中包含Bi, Mo, O, I元素，说明Bi₂MoO₆和Bi₇O₉I₃成功复合。图2(b)是Bi 4f的XPS图，位于159.3和164.6 eV处的特征峰分别归属于Bi₂MoO₆和Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃中Bi的特征峰，表明元素Bi以Bi³⁺的形式存在。图2(c)中位于232.6 (232.4)和235.6 (235.5) eV的特征峰分别归属于Bi₂MoO₆和Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃中Mo 3d_5/2和Mo 3d_3/2的特征峰，说明Mo在BM中以Mo⁶⁺的形式存在^[17]。与BM相比，BM/BI-2的Mo 3d的结合能正移、O 1s的结合能负移，说明Bi₂MoO₆和Bi₇O₉I₃间存在强电子作用，而非单纯的物理接触。结合能偏移可以表明材料表面电荷密度的变化，其中结合能升高表明电子密度降低，反之亦然。由此可以推断，Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃界面存在从Bi₇O₉I₃到Bi₂MoO₆的定向电子转移，导致内置电场的建立。这样的内置电场可以使Bi₇O₉I₃中的光生电子穿过界面向Bi₂MoO₆迁移，提高界面间电荷的转移。此外，BM/BI-2中发现了I 3d_3/2和I 3d_5/2的峰[图2(e)]，进一步证实了两个材料成功复合。

图2 (a) BM和BM/BI-2的XPS全谱图；(b) Mo 3d, (c) Bi 4f, (d) O 1s 和(e) I 3d的高分辨率XPS谱图Fig.2 (a) XPS spectra of full spectrum of BM and BM/BI-2; high-resolution spectra of (b) Mo 3d, (c) Bi 4f, (d) O 1s, and (e) I 3d

3.1.3 微观形貌分析

利用SEM分析了BM单体和BM/BI异质结的总体形貌和微观结构。如图3(a)和3(b)所示，BM的微观形貌为花状微球，每个花状微球由多个二维纳米薄片组成，这种独特的结构使材料具有较大的比表面积和较多的活性位点^[18]。BM与BI成功复合后[图3(c)和3(d)]，花状微球形貌不变，说明Bi₂MoO₆与Bi₇O₉I₃复合后未改变Bi₂MoO₆的一般形貌，但是材料复合后表面变得更加粗糙，材料的比表面积增大，可以为催化反应提供更多的活性位点，有助于提高催化效率。

图3 (a), (b) BM和 (c), (d) BM/BI-2的SEM图Fig.3 SEM images of (a), (b) BM and (c), (d) BM/BI-2

3.1.4 N₂吸附-脱附分析

材料的催化性能与比表面积的大小息息相关，比表面积较高的材料能够提供更多的表面活性位点，通过N₂吸附-脱附等温线分析BM和BM/BI-2的比表面积、孔径、孔容。如图4所示，BM和BM/BI-2对CIP的吸附过程均符合具有H3滞回环的典型IV型等温线，表明上述材料均存在介孔结构^[19]。如表1所示，BM/BI-2比具有更大的比表面积，这可以在降解过程中为污染物提供更多的表面活性位点，以提高降解效果。而复合材料的孔径较低可能是由于Bi₂MoO₆与Bi₇O₉I₃复合使孔隙减小。

图4 BM和BM/BI-2的N₂吸附-脱附图Fig.4 N₂ adsorption-desorption of BM and BM/BI-2

表1 BM和BM/BI-2的比表面积、孔径及孔容Table 1 Specific surface area, pore size, and pore volume of BM and BM/BI-2

3.1.5 UV-vis分析

通过UV-vis谱图对BI, BM和BM/BI-2的光吸收性能进行了研究。如图5(a)所示，BI, BM和BM/BI-2在250~800 nm范围内均有强吸收峰，BI, BM和BM/BI-2的吸收波长分别为617, 485, 507 nm，均可响应可见光，BM/BI-2吸收边相较于BM发生红移，主要归因于Bi₂MoO₆与Bi₇O₉I₃形成的异质结结构拓宽了可见光吸收范围。根据Kubelka-Munk公式计算BI和BM的带隙，得出(αhv)²与光子能量的关系曲线，其中α为吸收系数^[20]。由图5(b)可知，BI和BM的带隙E_g分别为2.59, 2.83 eV。此外，通过Mott-Schottky图进一步分析催化剂的平带电位，如图5(c)和5(d)所示，BI, BM的Mott-Schottky曲线斜率为正，表明BI和BM都是n型半导体，平带电位分别为-0.64和-0.68 eV。由于n型半导体的平带位置可以近似为导带的最小值(CBM)，因此BI和BM对应的E_CB分别为-0.44和-0.48 eV (vs. NHE)^[21]。根据能斯特方程[式(3)]计算出BI, BM的价带(E_VB)，分别为2.15和2.35 eV。根据UV-vis和Mott-Schottky计算出E_VB, E_CB和E_g，绘制出BI和BM的能带结构图[图5(e)]。

图5 (a) BI, BM和BM/BI-2的UV-vis谱图；(b) BI, BM的(αhv)²-hv曲线；(c) BI和(d) BM的Mott-Schottky图；(e) BM和BI的能带结构图Fig.5 (a) UV-vis spectrograms of BI, BM, and BM/BI-2; (b) relationship between (αhv)²-(hv); Mott-Schottky plots of (c) Bi and (d) BM; (e) the band structure diagram of Bi and BM

E_VB=E_CB+E_g

(3)

3.1.6 光学性能分析

材料的光催化性能与电子-空穴的复合密切相关，通过PL谱图可进一步分析材料的光生电荷分离和传输情况^[22]。PL谱图是由于材料在准平衡态下的电子和空穴复合发光形成不同波长光的强度或能量分布的光谱图，峰值越高，材料的电子-空穴复合效率越高，光催化性能越差^[23]。在400 nm的激发波长下，BM与BM/BI-2的PL谱图如图6所示，BM/BI-2和BM具有相似的峰型，但相较于BM，BM/BI-2具有更低的荧光强度，表明Bi₂MoO₆和Bi₇O₉I₃复合形成的异质结结构有效抑制了电子-空穴复合，载流子分离可以延长光生载流子的寿命，并提高界面电荷向周围物质转移的效率，从而有效提高了材料光催化性能。

图6 BM和BM/BI-2的PL谱图Fig.6 PL spectra of BM and BM/BI-2

3.1.7 电化学性能分析

为了更好地分析材料的光生电荷的转移和分离，对BM, BI和BM/BI-2的瞬态光电流和EIS谱进行表征。如图7(a)所示，在未光照的情况下，BM, BI和BM/BI-2的电流均较小。当可见光照射时，上述材料均可观察到瞬态光电流响应，其中BM/BI-2相较于两种单体表现出更高的光电流响应，表明形成的异质结结构增强了光生电荷的转移效率。同时，上述材料在多个循环的光电流测试中电流响应基本不变，说明其在光照下具有一定的化学稳定性。

图7 BM, BI和BM/BI-2的(a)瞬态光电流图、(b)归一化开路电位衰减曲线和(c) EIS谱图Fig.7 (a) Transient photocurrent diagrams, (b) normalized open-circuit potential decay curves, and (c) EIS spectrum diagram of BM, BI, and BM/BI-2

材料表面的电子-空穴复合效率是衡量材料光电性能的重要参数，通过测试材料在光照和未光照后的材料开路电位变化分析表面复合效率^[24]。如图7(b)所示，材料在未光照后表面的光生电子和空穴复合，开路电位缓慢衰减。其可通过公式(4)估算材料的光生电荷平均复合率：

(V-V_dark)/(V-V_light)=1-exp(-kt)

(4)

其中，V, V_light和V_dark为材料在任意时间、在光照条件下和在未光照后的归一化开路电位(V)，k为伪一级复合速率常数(s^-1)。

由图7(b)可知，在未光照后，BM/BI-2的衰变速度较BM和BI明显下降，并且通过计算，BM/BI-2的复合速率常数(0.00579 s^-1)远小于BM (0.02636 s^-1)和BI (0.02092 s^-1)，表明BM/BI-2的光生电荷复合速率被严重抑制。

通过EIS图对载流子的传输情况进行进一步分析，并将EIS图模拟为等效电路图，如图7(c)所示，其中R_s, R₁和R₂分别是电解质溶液电阻、界面电荷转移电阻和电极表面涂层电阻^[25]。通常阻抗图的半径越小，材料的电子转移时阻抗越小^[26]。由图7(c)可知，BM/BI-2的负载半径相较于Bi₂MoO₆和Bi₇O₉I₃单体明显减小，说明Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃异质结结构更有利于电子-空穴的分离。以上结果均表明Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃异质结材料具有更好的光催化性能。

3.2　光催化性能分析

实验对比了不同材料在可见光下对模拟污染物CIP废水的光催化降解性能，图8为BI, BM和BM/BI复合材料对CIP的吸附性能、光催化降解性能及降解过程中的影响因素对比。由图8(a)可知，暗反应30 min后，BI和BM的吸附量分别为35.2%和43.6%，复合材料的吸附量相较于单组分物质有明显提升，其中BM/BI-2的吸附性能最好，高达82.6%。由图8(b)可知，在光照条件下催化降解CIP溶液30 min后，与BI和BM光降解效率(57.4%, 66.4%)相比，复合催化剂的降解效果明显提升，其中BM/BI-2复合催化剂的催化降解效果最好，光催化活性最高，降解效率达94.7%。实验充分说明了利用Bi₇O₉I₃改性Bi₂MoO₆后的吸附性能和光催化性能均得到明显提升，BM/BI-2表现出超高的吸附性能和光催化活性。

图8 BI, BM和BM/BI复合材料的(a)吸附图和(b)光降解图；(c)共存离子和(d)水源对BM/BI-2光催化降解CIP性能的影响Fig.8 (a) Adsorption diagram and (b) photocatalytic degradation diagram of BI, BM, and BM/BI composites; the effect of (c) coexisting ions and (d) water sources on the photocatalytic degradation performance of BM/BI-2

在光催化降解污染物的过程中，水体中的共存离子是影响降解效果的重要因素。在CIP溶液中分别加入0.5 mmol/L的各种无机物以模拟废水的水质。如图8(c)所示，当溶液中引入NO₃^-, SO₄^2-和Cl^-后，BM/BI-2对CIP的降解效果均有所下降，说明不同的无机盐离子对催化剂的降解效率存在不同程度的影响。但当溶液中引入CO₃^2-后，催化剂降解污染物的效率有所上升。这可能是引入弱酸根CO₃^2-使溶液呈弱碱性，碱性条件会改变催化剂和污染物的电位，影响二者间的相互作用，从而提高了催化效果。此外，使用自来水和湖水作为水源配置CIP溶液，在可见光条件下光照30 min，利用BM/BI-2对其降解，探究BM/BI-2在实际环境中的应用效果。如图8(d)所示，光催化剂在以自来水和湖水作为水源配置的反应液中降解CIP的效果有所降低，可能是由于水体中的多种无机盐离子影响了催化剂的反应进程，但复合光催化剂仍保持着较高的反应活性。以上结果表明，BM/BI复合光催化剂在实际水体中具有较好的应用潜力。

3.3　光催化机理分析

通过开展捕获基实验分析BM/BI-2光催化降解实验中的活性物种。在降解CIP的过程中分别加入浓度为1 mmol/L、体积为1 mL的EDTA-2Na、二甲基亚砜(DMSO)、异丙醇(IPA)和氩气(Ar)，分别作为h⁺, e^-, ⋅OH^-, ⋅O₂^-清除剂。如图9所示，通过在降解过程中加入清除剂，降解效果均有不同程度的变化。与未加入清除剂的反应体系相比，在降解过程中加入EDTA-2Na作为空穴清除剂后，BM/BI-2的降解效果由94.7%降至59.7%，严重抑制了光催化反应活性，说明在光催化反应中h⁺为降解实验的主要活性基团。反应体系在通入Ar后，BM/BI-2的降解效果由94.7%降至72.0%，CIP的降解过程受到一定的抑制，说明⋅O₂^-参与了降解过程。反应体系加入IPA后，虽然降解速率有所改变，但降解效果并未发生明显改变，光催化活性没有减弱，说明⋅OH^-不是降解过程中的活性基团。当反应体系中加入DMSO作为e^-清除剂后，BM/BI-2的降解效果由94.7%升高至100.0%，说明e^-被捕获后，电子-空穴的复合效率降低，材料的光催化效果提高。

图9 BM/BI-2的自由基捕获实验Fig.9 Free radical trapping experiment of BM/BI-2

3.4　pH影响分析

溶液的酸碱度是影响催化反应的重要因素，BM/BI-2在初始pH=3, 5, 7, 9的环境下对降解CIP的效果如图10所示。当溶液处于酸性条件时，pH值越小，降解效率越差，光催化活性被抑制得越严重，当pH=3时，降解效率为0，光催化活性被完全抑制。当溶液处于弱碱性或中性条件时，降解效率不受影响，说明BM/BI-2在弱碱性或中性环境下，降解效果较好，适用范围较广。

图10 不同pH下BM/BI-2降解CIP的效果Fig.10 Effect of BM/BI-2 degradation of CIP at different pH

4 结论

采用一步法制备了Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃复合光催化剂，并对其结构及性能进行了表征，以环丙沙星作为目标污染物分析了其光催化性能，以及在降解过程中的主要活性基团和溶液酸碱度对于反应过程的影响，得出以下结论：

(1) Bi₂MoO₆与Bi₇O₉I₃形成异质结后能有效提高光催化效率，当Bi₂MoO₆与Bi₇O₉I₃摩尔比为7:3时对环丙沙星的去除效果最好，其中30 min吸附去除率为82.6%，30 min光催化降解率为94.7%，

(2) Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃复合光催化在弱碱性或中性环境下具有更好的降解效果，同时光催化剂降解环丙沙星的过程中主要活性物种为h⁺和⋅O₂^-。

略

Preparation and photocatalytic performance of Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃ heterojunction

Benping LIN ¹ Yongxiang LI ¹Hanbo YU ^2* Chunhua LIU ²

1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, Hunan 410114, China
2. School of Hydraulic and Environmental Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, Hunan 410114, China

Abstract: Bismuth oxide bismuth molybdate (Bi₂MoO₆) is a typical Bi(III) based semiconductor with visible light driving characteristics, which has advantages such as good ion conductivity, narrow bandgap, and environmental friendliness. However, the practical application of Bi₂MoO₆ monomer is severely limited due to its poor intrinsic photo-generated carrier separation, high recombination rate, and narrow light response range. Constructing heterojunctions is an effective method to improve their photocatalytic performance, which not only expands the light absorption range but also promotes the separation of photo-generated charge carriers. However, the construction of heterojunctions has the drawback of lattice mismatch at the interface of two substances, which hinders charge transfer between the interfaces. The one-step synthesis of composite catalysts can effectively reduce the lattice mismatch at the interface, promote the spatial separation of photo-generated electrons and holes, and expand the light absorption range of catalytic materials. In this study, Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃ heterojunction materials were synthesized by one-step method. The morphology, chemical composition and photoelectric properties of the heterojunction materials were characterized by instrumental analysis. The effect of material adsorption and photocatalytic degradation of ciprofloxacin (CIP) was studied. The results showed that compared with the single component, Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃ composite improved the visible light absorption capacity of Bi₂MoO₆ monomer, reduced its band gap width, and improved the activity of CIP adsorption and photocatalytic degradation. When the molar ratio of Bi₂MoO₆ to Bi₇O₉I₃ was 7:3, the best removal rate of CIP was obtained. The absorption removal and photocatalytic degradation rates of CIP were 82.6% and 94.7%. Under the same conditions, the adsorption and degradation rates of monomer Bi₂MoO₆ and Bi₇O₉I₃ were only 57.4% and 66.4%, 35.2% and 43.6%, respectively. Free radical capture experiments showed that the main active species of Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃ photocatalytic degradation of ciprofloxacin were h⁺ and ⋅O₂^-.

Keywords: Bi2MoO6；Bi7O9I3；photocatalysis；heterojunction

引用本文：林本平, 李永翔, 于瀚博, 等. Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃异质结的制备及其光催化性能. 过程工程学报, 2024, 24(5): 589-598. (Lin B P, Li Y X, Yu H B, et al. Preparation and photocatalytic performance of Bi₂MoO₆/Bi₇O₉I₃ heterojunction (in Chinese). Chin. J. Process Eng., 2024, 24(5): 589-598, DOI: 10.12034/j.issn.1009‑606X.223229.)

作者简介：林本平，博士，讲师，主要从事轻工造纸及生态环境保护技术研发，E-mail: 121411763@qq.com；

通讯作者：于瀚博，讲师，主要从事催化材料降解环境中的污染物，E-mail: yhb@csust.edu.cn

基金信息：湖南省自然科学基金项目资助(编号：2022JJ40503)

中图分类号： O643.36；O644.1

文章编号：1009-606X(2024)05-0589-10

文献标识码： A

收稿日期：2023-10-26

修回日期：2023-12-06

出版日期：2024-05-28

网刊发布日期：2024-06-06

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI0MzM2MjgyOQ==&mid=2247530647&idx=1&sn=94990abce2f5a656a0b82dcaab0b8f3a

过程工程学报

《过程工程学报》(月刊)创刊于1976年，由中国科学院过程工程研究所主办、科学出版社出版。《过程工程学报》以过程工程科学为学科基础，重点刊登材料、化工、生物、能源、冶金、石油、食品、医药、资源及环境保护等领域中涉及过程工程的原创论文。

林本平, 李永翔, 于瀚博, 等丨Bi2MoO6/Bi7O9I3异质结的制备及其光催化性能

1 前 言

2 实 验

2.1 试剂

2.2 Bi2MoO6/Bi7O9I3复合物制备

2.3 性能表征

3 结果与讨论

3.1 样品的表征与分析

3.2 光催化性能分析

3.3 光催化机理分析

3.4 pH影响分析

4 结 论

Preparation and photocatalytic performance of Bi2MoO6/Bi7O9I3 heterojunction