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　　近期水污染和能源危機(jī)的問題影響以后的可持續(xù)發(fā)展。半導(dǎo)體光催化劑，是解決環(huán)境和能源問題的一種材料。構(gòu)建異質(zhì)結(jié)或設(shè)計(jì)新型納米結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是一種半導(dǎo)體光催化活性的方法。在此，制造了一種合適的材料活性炭與碘氧化鉍的復(fù)合物。制備的活性炭表現(xiàn)出明顯的紅移和增加可見光的吸收范圍。Bi-C鍵的存在證實(shí)了異質(zhì)結(jié)，由此BiOI納米片在碳的表面上緊密生長(zhǎng)并隨后提供了分級(jí)結(jié)構(gòu)，足夠的相互作用力和高比表面積。

　　將BiOI與制造的多孔碳材料組合可以滿足光催化活性所需的特征。BiOI/碳復(fù)合材料，例如。BiOI/石墨烯，BiOI/碳納米管和BiOI / GC 3Ñ 4都表現(xiàn)出增強(qiáng)的光催化反應(yīng)。結(jié)果表明，功能性多孔碳材料具有良好的電子轉(zhuǎn)移能力，良好的化學(xué)穩(wěn)定性和較高的S BET，可以提高光催化活性。然而，大多數(shù)報(bào)道的BiOI /碳復(fù)合材料仍然存在一些缺點(diǎn)，如石墨烯和碳納米管的活化經(jīng)歷羧化或酸純化預(yù)處理。這些預(yù)處理復(fù)雜，且成本高，這可能限制BiOI/碳光催化劑的應(yīng)用。相比之下，具有高S BET的活性炭是一種環(huán)保簡(jiǎn)單低成本的合成方法。

　　材料的制備與分析

　　使用具有高比表活性炭通過一步環(huán)保方法合成活性炭鉍復(fù)合材料微納米層次結(jié)構(gòu)。一般制備方法如圖1所示。所獲得的活性炭具有良好的特征，包括異質(zhì)結(jié)，分級(jí)組織，足夠的界面相互作用位點(diǎn)和高比表面積，這使得活性炭易于分離，高量子效率，污染物的短擴(kuò)散途徑和足夠的反應(yīng)位點(diǎn)。這些特性的多重協(xié)同效應(yīng)顯著提高了活性炭對(duì)水污染物降解的光催化性能。

　　FT-IR分析顯示在圖2中，以進(jìn)一步評(píng)價(jià)所制備材料的表面官能團(tuán)。對(duì)于純BiOI，低于600cm-1的特征吸收帶和周圍3340 cm-1屬性的Bi=O=Bi的振動(dòng)模式和所吸收的水分子的OH伸縮振動(dòng)，其被活性炭樣品中也觀察到。對(duì)于碳，位于684,966,1538和1706 cm-1的特征吸收帶對(duì)應(yīng)于-COOH基團(tuán)的COC，C-OH，OH和C=O伸縮振動(dòng)，證明了豐富的含氧官能團(tuán)，這源于不完全碳化。用BiOI復(fù)合碳后，活性炭的特征峰與純BiOI表現(xiàn)出微小的差異，除了出現(xiàn)在1706 cm-1處的新峰，這表明碳的-COOH與BiOI的表面羥基反應(yīng)并成功形成化學(xué)鍵合活性炭復(fù)合材料和進(jìn)一步證明的Bi-C鍵的形成。

　　為了進(jìn)一步評(píng)估形態(tài)，例如采用50%-活性炭并通過SEM和HRTEM表征。從SEM圖像(圖3a，b)可以清楚地觀察到BiOI納米片已經(jīng)在碳表面上生長(zhǎng)以形成獨(dú)特的分層結(jié)構(gòu)，并且BiOI顆粒進(jìn)一步(直徑約10nm)沉積在納米片上。BiOI納米片的厚度為約10-30nm。在HRTEM圖像中，晶格條紋的間距為0.301nm和0.280nm(圖3c-e可以分別索引到(102)和(110)平面，這與XRD圖案一致。有趣的是，BiOI納米片像許多鏡子一樣對(duì)入射光的反射和吸收起作用，從而增加了光子電子的產(chǎn)生?；钚蕴裤G材料的層次結(jié)構(gòu)可以大大縮短污染物的擴(kuò)散途徑，有利于提高反應(yīng)點(diǎn)的利用效率。元素映射分析(圖3f-j)證明了Bi，C，I和O元素的均勻分布。

　　活性炭光催化的作用

　　光催化過程的反應(yīng)機(jī)理中活性炭的關(guān)鍵作用(圖4)。首先，活性炭吸附起到作用，并導(dǎo)致更高的可見光的獲取能力，用于光催化。其次，BiOI的價(jià)帶(VB)上的e-被激發(fā)到導(dǎo)帶(CB)，碳可以獲取Bi-C鍵的橋接效應(yīng)。第三，以合適的孔隙尺寸為污染物提供了合適的通道方便吸附到達(dá)活性炭鉍材料內(nèi)，因此污染物可以被吸附在功能介孔中，其中光電子加速降解過程。活性炭鉍材料的層次結(jié)構(gòu)賦予它們高SBET和足夠的反應(yīng)位點(diǎn)。上述多種協(xié)同效應(yīng)是造成良好光催化活性的原因。

　　通過這種方法我們成功地合成了優(yōu)化的微納米層次結(jié)構(gòu)的活性炭光催化劑?；钚蕴裤G材料中吸收邊的紅移可能歸因于BiOI在碳表面的負(fù)載，這有助于在光催化過程中產(chǎn)生更多的O 2自由基。升級(jí)后的活性炭材料對(duì)RhB的降解率在120 min內(nèi)為95%，比純BiOI高3.36倍。效率高的原因在于增強(qiáng)的光催化活性源于異質(zhì)結(jié)的多重協(xié)同效應(yīng)，足夠的界面相互作用。層次結(jié)構(gòu)的摻雜納米顆粒BiOI賦予隨e易于分離的光催化劑，高的量子效率，足夠的反應(yīng)位點(diǎn)和污染物的短的擴(kuò)散路徑，這是用于提高光催化活性是有利的。本期為制造高性能活性炭鉍基光催化劑以降解水污染物提供了支持。