第十三届全国青年表面工程学术会议

17 / 2021-03-12 13:34:55

等离子喷涂-化学气相沉积α/β Bi2O3薄膜及其光催化降解性能

α/β Bi2O3异质结,多孔薄膜,等离子喷涂-化学气相沉积,光催化降解

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Bi₂O₃是安全无毒，相对稳定的可见光催化半导体材料，在污水处理、空气净化、产氢和抗菌等方面有广阔的应用前景。本研究以Bi粉为原料，利用等离子喷涂-化学气相沉积（PS-CVD）方法在铝箔表面高效地制备了Bi₂O₃薄膜。SEM观察表明，薄膜呈现出珊瑚状树状晶结构，由粒径为60-400nm的Bi₂O₃组成。XRD和TEM分析表明，薄膜由四方β-Bi₂O₃和少量单斜α-Bi₂O₃组成。通过DRS-UV-Vis得到薄膜呈现双禁带宽度2.54eV和2.70eV，分别对应β-Bi₂O₃和α-Bi₂O₃。TEM分析显示薄膜含有β-Bi₂O₃和α-Bi₂O₃的异质结结构。XPS分析发现Bi₂O₃中存在少量氧空位。采用光降解甲基橙评价了光催化性能，结果发现该薄膜具有较高的光催化活性。循环降解实验表明该薄膜第五次的光降解效率仍能达到第一次的80%。通过加入苯醌（BQ）、异丙醇（IPA）和三乙醇胺（TEOA）等自由基捕获剂，发现在MO的降解过程中，超氧自由基·O₂^-起主要作用，电子空穴h⁺的作用较弱，而羟基自由基·OH不起作用。该薄膜的成功制备为采用等离子喷涂制备半导体纳米氧化物涂层提供了新的思路。