In-situ-Synthese von reinen Festkörper-Z-Schema-BiOBr0.3I0.7/Ag/AgI-Photokatalysatoren mit erhöhter photokatalytischer Aktivität unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht

Hintergrund

Um kritischen Energie- und Umweltkrisen zu begegnen, bietet die Photokatalyse eine potenzielle Strategie zur Lösung dieser Probleme, da sie nicht nur Sonnenenergie direkt in chemische Energie umwandelt [1,2,3,4,5,6], sondern auch organische Schadstoffe unter Sonneneinstrahlung abbaut [7,8,9,10,11,12]. BiOBr_x I_1−x feste Lösung, ein neuartiger Photokatalysator auf BiOX-Basis, hat aufgrund seiner einzigartigen Schichtstruktur mit besonderen elektrischen und katalytischen Eigenschaften sowie seiner abstimmbaren Bandstruktur zunehmendes Interesse auf sich gezogen. BiOBr_x I_1−x hat ein positives Leitungsbandpotential, wodurch es eine schwache Redoxfähigkeit aufweist und seine weitere Anwendung einschränkt [13, 14].

Kürzlich wurde bewiesen, dass photokatalytische Systeme des Z-Schemas die photokatalytische Aktivität von Halbleitern aufgrund ihres speziellen Ladungsträgermigrationsweges effizient steigern können [15,16,17]. In einem typischen photokatalytischen Z-Schema-System werden das photogenerierte Loch und das Elektron mit ungefährem Potential in verschiedenen Halbleitern durch einen Elektronenvermittler kombiniert. Somit können das durch Licht erzeugte Loch mit mehr positivem Potential und das durch Licht erzeugte Elektron mit mehr negativem Potential aufrechterhalten werden, was eine bessere Redoxfähigkeit liefert. Am Anfang war der Elektronenmediator in Z-Schema-Systemen ein Shuttle-Redox-Mediator wie I ⁻ /IO ³⁻ und Fe ²⁺ /Fe ³⁺ [fünfzehn]; diese Art von System wird PS-A/D-PS-System genannt. Diese Art von Elektronenvermittler ist jedoch für den Langzeitgebrauch instabil und weist eine geringe Elektronentransfereffizienz auf. Um dieses Manko zu überwinden, wurde ein Festkörper-Z-Schema-System mit Edelmetall als Elektronenvermittler entwickelt [18,19,20,21,22,23,24]. Mit Edelmetallen als Elektronenvermittler sind der Ladungstransfer und die Trennung photogenerierter Elektron-Loch-Paare effizienter und zeigen ein höheres Potenzial in praktischen Anwendungen. In jüngerer Zeit wurde Silberiodid aufgrund seiner besonderen Photolyseeigenschaften und seines negativen Leitungsbandpotentials in großem Umfang beim Aufbau von photokatalytischen Z-Schema-Systemen als Reduktionsmittel eingesetzt. Das in-situ-Präzipitationsverfahren bietet einen einfachen Weg zur Synthese von Silberiodid auf dem Substratgehalt I-Element. Darüber hinaus könnten Ag-Nanopartikel durch AgI in situ photoreduziert werden, um ein photokatalytisches Z-Schema-System wie Ag₃ . aufzubauen PO₄ /AgI [21], AgI/Ag/AgBr [22], AgI/Ag/Bi₂ MoO₆ [23] oder AgI/Ag/I-(BiO)₂ CO₃ [24]. Unter Verwendung einer in-situ-Fällungs- und Photoreduktionsmethode zur Konstruktion eines neuartigen Z-Schema-Photokatalysators zwischen BiOBr_x I_1−x und AgI wäre eine mögliche Strategie zur Verbesserung der photokatalytischen Aktivität und der Redoxfähigkeit von BiOBr_x I_1−x .

In dieser Studie wurde das Festkörper-Z-Schema BiOBr_0.3 I_0.7 /Ag/AgI-Photokatalysatoren mit unterschiedlichen Molverhältnissen von elementarem Ag werden durch in-situ-Fällung und Photoreduktionsverfahren synthetisiert. Der BiOBr_0.3 I_0.7 /Ag/AgI-Photokatalysatoren zeichnen sich durch verschiedene Technologien aus. Die photokatalytischen Aktivitäten werden durch den Abbau von Methylorange (MO) unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht bewertet und der optimale molare Anteil an elementarem Ag im Photokatalysator bestimmt. Darüber hinaus wird auch der photokatalytische Mechanismus untersucht.

Methoden/Experimental

Materialien

Wismutnitrat-Pentahydrat (Bi(NO₃ .) )₃ ·5H₂ O), tertiäres Butanol (t-BuOH) und Silbernitrat (AgNO₃ .) ) wurden von Aladdin Industrial Corporation bezogen. Kaliumbromid (KBr), Kaliumiodid (KI) und Methylorange (MO) wurden von Tianjin Zhiyuan Chemical Co., Ltd. bezogen. Alle Reagenzien wurden ohne weitere Reinigung verwendet.

Synthese von BiOBr_0.3 I_0.7 , BiOBr_0.3 I_0.7 /AgI und BiOBr_0.3 I_0.7 /Ag/AgI

BiOBr_0.3 I_0.7 feste Lösung wurde nach einem früheren Bericht [13] durch das ultraschallunterstützte Hydrolyseverfahren hergestellt. BiOBr_0.3 I_0.7 /AgI-Photokatalysator wurde durch die In-situ-Präzipitationsmethode synthetisiert. Insgesamt 0,5 g BiOBr_0,3 I_0.7 wurde zu 50 ml einer geeigneten Konzentration von AgNO₃ . hinzugefügt Lösung, wobei das Molverhältnis von Ag zu I 15% betrug. Dann wurde die Suspension 1 h bei Raumtemperatur gerührt, um AgI auszufällen, und die erhaltene Probe wurde zentrifugiert, dreimal mit entionisiertem Wasser gewaschen und 12 h bei 60 °C getrocknet.

Eine Reihe von BiOBr_0.3 I_0.7 /Ag/AgI-Photokatalysatoren wurden durch in-situ-Fällung und Photoreduktionsverfahren erhalten. In einem typischen Experiment 0,5 g BiOBr_0,3 I_0.7 wurde zu 50 ml verschiedener Konzentrationen von AgNO₃ . hinzugefügt Lösungen, und die Suspensionen wurden 1 h bei Raumtemperatur gerührt, um AgI auszufällen. Als nächstes wurden die erhaltenen Suspensionen mit einer 300 W-Xe-Lampe (200 mW/cm ² .) bestrahlt ) für 10 Minuten unter ständigem Rühren, um Ag-Nanopartikel zu reduzieren. Schließlich wurden die erhaltenen Proben zentrifugiert, dreimal mit entionisiertem Wasser gewaschen und 12 h bei 60 °C getrocknet. Durch Änderung des AgNO₃ Konzentration, BiOBr_0,3 I_0.7 /Ag/AgI mit unterschiedlichen Ag/I-Molverhältnissen wurde hergestellt. Wenn die Ag/I-Molverhältnisse 5 %, 10 %, 15 % und 20 % betrugen, wurden die so hergestellten Proben als BAA-1, BAA-2, BAA-3 bzw. BAA-4 bezeichnet.

Materialcharakterisierung

Die Kristallstrukturen der hergestellten Photokatalysatoren wurden auf einem Bruker D8 ADVANCE Röntgenbeugungsgerät (XRD) charakterisiert. Rasterelektronenmikroskopie (SEM) Bilder und energiedispersive Spektroskopie (EDS) Daten wurden auf einem Zeiss Ultra 55 thermischen FESEM System aufgezeichnet. Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und hochauflösende TEM (HRTEM) Bilder wurden auf einem JEM-2100 Instrument aufgenommen. Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS)-Messungen wurden auf einem Thermo ESCALAB 250Xi-Instrument mit einer monochromatisierten Al Ka-Linienquelle (150 W) durchgeführt. Messungen der paramagnetischen Elektronenresonanz (EPR) wurden auf einem Bruker ER 200-SRC-Spektrometer durchgeführt. Messungen der UV-visiblen diffusen Reflexionsspektroskopie (UV-Vis DRS) wurden auf einem U-41000 HITACHI-Spektrophotometer (Tokio, Japan) unter Verwendung von BaSO₄ . durchgeführt als Referenz.

Photokatalytische Aktivitätstests

Die photokatalytische Aktivität des hergestellten Photokatalysators wurde durch den Abbau von MO unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht bestimmt. In einem typischen Experiment wird eine 300-W-Xe-Lampe (AM 1,5, Ausgangslichtstrom von 15 A, 200 mW/cm ² ) mit einem 400-nm-Sperrfilter wurde als Quelle für sichtbares Licht verwendet und das Gesamtsystem wurde durch zirkulierendes Wasser gekühlt. Insgesamt 100 mg des hergestellten Photokatalysators wurden zu 150 ml einer wässrigen Lösung mit 10 mg/l MO hinzugefügt. Dann wurde die Suspension 30 Minuten im Dunkeln gerührt, um ein Adsorptions-Desorptions-Gleichgewicht zu erreichen. Danach wurde die Suspension mit einer Xe-Lampe bestrahlt, und 7 ml der Lösung wurden entnommen und in 5-Minuten-Intervallen zentrifugiert, um die Katalysatoren zu entfernen. Die MO-Konzentration in der abgebauten Lösung wurde durch UV-Vis-Spektroskopie bei 465 nm nachgewiesen.

Ergebnisse und Diskussion

Struktur- und Morphologieanalyse

Die XRD-Muster von BiOBr_0.3 I_0.7 , BAA-x und BiOBr_0.3 I_0.7 /AgI sind in Abb. 1a dargestellt. Alle Beugungspeaks von BiOBr_0.3 I_0.7 finden Sie in BAA-x und BiOBr_0.3 I_0.7 /AgI, was darauf hinweist, dass die Konstruktion des photokatalytischen Z-Schema-Systems die Kristallphase von BiOBr_0.3 . nicht verändert hat I_0.7 . Der Beugungspeak um 23,7 Grad gehört zu AgI (JCPDS Nr. 09-0399), entsprechend der (111)-Beugung. Mit steigendem elementaren Ag-Verhältnis wird die Intensität des Beugungspeaks von BAA-x bei 23,7 Grad ist erhöht, was darauf hinweist, dass das AgI auf dem BBA-x . abgelagert ist Oberfläche. Außerdem keine Beugungspeaks für Ag ⁰ wurden aufgrund seines geringen Inhalts gefunden.

XRD-Muster von BiOBr_0.3 I_0,7, BAA-x und BiOBr_0.3 I_0.7 /AgI (a ), XPS-Spektren von BAA-15 (b ), BAA-15 XPS-Spektren von Bi 4f (c ), Br 3d (d ), ich 3d (e ) und Ag 3d (f )

Die Morphologie und Mikrostruktur der Proben wurden mit REM und TEM untersucht. Die Nanoplättchen-Struktur mit einer Größe von 200 bis 600 nm ist verwandt mit BiOBr_0.3 I_0.7 [13]. Es ist zu beobachten, dass die kleinen Partikel mit einer Größe von ungefähr 10 nm und die plättchenförmige Struktur in situ auf der Oberfläche von BiOBr_0.3 . gebildet wurden I_0.7 , die mit Ag und AgI in Verbindung gebracht werden können (Abb. 2a). Um die Morphologie von BAA-x . weiter zu untersuchen , TEM- und HRTEM-Bilder wurden ebenso wie Fourier-Transform-Infrarot-(FFT)-Bilder aufgezeichnet. Es ist klar, dass AgI- und Ag-Nanopartikel in situ auf der Oberfläche von BiOBr_0.3 . gebildet wurden I_0,7, was mit dem REM-Ergebnis übereinstimmt (Abb. 2b). Das Gitter von Ag (0,233 nm), AgI (ca. 0,350 nm) und BiOBr_0,3 I_0.7 (ca. 0,285 nm) beobachtet werden (Abb. 2c), was darauf hindeutet, dass Ag-Nanopartikel in situ auf der Oberfläche des BiOBr_0.3 . gebildet wurden I_0.7 , Kontaktaufnahme mit BiOBr_0.3 I_0.7 und AgI. Abbildung 2d zeigt die Struktur von BiOBr_0.3 I_0.7 /AgI und die Verbindung zwischen BiOBr_0.3 I_0.7 und AgI; kein Ag-Partikel wurde beobachtet. Gemäß den SEM- und TEM-Ergebnissen beträgt der BAA-x Der Z-Schema-Photokatalysator wurde erfolgreich über in-situ-Fällungs- und Photoreduktionsmethoden synthetisiert.

REM-Bilder von BBA-3(a ), TEM-Bilder von BBA-3 (b ), HRTEM- und FFT-Bilder von BAA-3 (c ) und BiOBr_0.3 I_0.7 /AgI (d )

Zusammensetzungsanalyse und optische Eigenschaften

Die chemische Zusammensetzung und der chemische Zustand von BAA-x wurden durch XPS-Spektroskopie analysiert. Aus dem XPS-Spektrum (Abb. 1b) wurden Bi, Br, I, O und Ag für die BAA-x . beobachtet Probe. Die stärksten Peaks bei 164 eV und 159 eV entsprechen Bi 4f_5/2 und Bi 4f_7/2 (Abb. 1c). Der Br-Peak kann in zwei Komponenten zerlegt werden:Der Peak bei 69 eV gehört zu Br 3d_3/2, während der Peak bei 68 eV zu Br 3d_5/2 . gehört (Abb. 1d)_. Die I-Peaks bei 630 eV und 619 eV können auf I 3d_3/2 . zurückgeführt werden und ich 3d_5/2, (Abb. 1e). Die Ag-3d-Peaks können als Ag ⁺ . getrennt werden Peaks und Ag ⁰ Spitzen. Die starken Peaks bei 374,2 eV und 368,2 eV können Ag ⁺ . zugeordnet werden in BBA-x . Die schwachen Peaks bei 373,6 eV und 367,6 eV können Ag ⁰ . zugeordnet werden in BBA-x , was auf die Existenz von metallischen Ag-Nanopartikeln auf der Oberfläche des BAA-x . hinweist Probe (Abb. 1f).

Die tatsächliche Zusammensetzung der so hergestellten Proben wurde durch SEM-EDS-Analyse bestimmt. Wie in Tabelle 1 gezeigt, ist der BiOBr_0.3 I_0.7 /AgI-Probe enthält ungefähr 2,79 % AgI, und das Verhältnis des restlichen elementaren I zu elementarem Br beträgt ungefähr 7/3, was bedeutet, dass das abgeschiedene AgI die Elementzusammensetzung von BiOBr nicht ändert_0,3 I_0.7 . Nach der Lichtbestrahlung ist der Gehalt an Ag-Elementen in BAA-3 höher als in BiOBr_0,3 I_0.7 /AgI, was darauf hinweist, dass metallisches Ag durch in-situ-Photoreduktion gebildet wird. Die tatsächlichen AgI- und Ag-Gehalte des BAA-x Proben wurden aus SEM-EDS-Daten berechnet (Tabelle 1). Der AgI-Gehalt im BAA-x Die Probe wurde aus dem Bi-Elementgehalt basierend auf dem Bi/I-Verhältnis in BiOBr_0,3 . berechnet I_0.7 . Der Gesamtgehalt an Ag-Elementen kann in zwei Teile unterteilt werden:AgI und metallisches Ag; somit kann der Gehalt an metallischem Ag aus dem Gesamtgehalt des Ag-Elements und des AgI-Gehalts berechnet werden. Metallisches Ag kann in allen BAA-x . gefunden werden Proben, was darauf hinweist, dass Ag-Nanopartikel durch Photobestrahlung reduziert werden können.

Abbildung 3 zeigt die Ergebnisse der UV-sichtbaren diffusen Reflexionsspektroskopie (DRS) der erhaltenen Photokatalysatoren und AgI. AgI hat eine Absorptionskante bei ungefähr 450 nm, während BiOBr_0,3 I_0.7 hat eine breitere Absorption im sichtbaren Bereich von 400 bis 650 nm. Alle BAA-x Proben haben ähnliche Absorptionsbereiche wie BiOBr_0.3 I_0,7, während BAA-x weist eine stärkere Absorption von sichtbarem Licht von 400 bis 575 nm auf. Wenn der Gehalt des Ag-Elements in BAA-x . zunimmt , nimmt die Absorptionsfähigkeit für sichtbares Licht leicht ab. Nach früheren Berichten weisen Proben mit einem Oberflächenplasmonenresonanz-(SPR)-Effekt von Ag eine merklich ansteigende Absorptionsbande im sichtbaren Lichtbereich auf [25,26,27]. Mit der Zunahme des Gehalts an Ag-Elementen wird jedoch BAA-x Proben zeigen keine Absorptionsbande, die dem SPR-Effekt von Ag zugeordnet werden könnte, was darauf hindeutet, dass der SPR-Effekt von Ag im BAA-x . unbedeutend ist Proben [28].

UV-vis DRS-Spektren von BiOBr_0.3 I_0.7 , BAA-x , und BiOBr_0.3 I_0.7 /AgI

Das Bandlückenpotential von BiOBr_0.3 I_0.7 und AgI wurde mit der Kubelka-Munk-Methode basierend auf den UV-Vis-DRS-Spektren berechnet, die 1,61 eV und 2,83 eV für BiOBr_0,3 . betragen I_0.7 bzw. AgI. Die Bandstrukturen von BiOBr_0.3 I_0.7 und AgI wurden durch die folgenden empirischen Formeln berechnet.

wo E _g ist das Bandlückenpotential, E _VB ist das Valenzbandpotential, E _CB ist das Leitungsbandpotential, E _e die Energie der freien Elektronen auf der Wasserstoffskala ist, die ungefähr 4,5 eV beträgt, und χ ist die absolute Elektronegativität des Halbleiters, ausgedrückt als geometrisches Mittel der absoluten Elektronegativität der konstituierenden Atome. Somit ist das E _VB von BiOBr_0.3 I_0.7 und AgI wurden mit 2,71 eV und 2,52 eV im Vergleich zur normalen Wasserstoffelektrode (NHE) und dem entsprechenden E . berechnet _CB sind 1,10 eV bzw. − 0,31 eV vs. NHE, was mit früheren Berichten übereinstimmt [13, 21].

Experimente zu photokatalytischer Aktivität und Mechanismen

Die photokatalytische Aktivität der hergestellten Proben wurde durch den Abbau von MO unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht bewertet. Basierend auf dem Blindversuch (ohne Katalysator) kann die Selbstphotolyse von MO unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht vernachlässigt werden. Wie in Abb. 4 gezeigt, BAA-x zeigte eine überlegene photokatalytische Aktivität im Vergleich zu BiOBr_0.3 I_0.7 und reines AgI. Mit der Zunahme des Gehalts an Ag-Elementen nimmt die photokatalytische Aktivität von BAA-x zuerst gestiegen und dann abgenommen. Diese Tendenz stimmt mit früheren Berichten über edelmetalldekorierte Halbleiter überein [28,29,30,31]. Gemäß den EDS-Ergebnissen und photokatalytischen Aktivitätsexperimenten kann die geringe AgI-Menge bei einem geringen Anteil an hinzugefügten Ag-Elementen (5 %) kein effizientes Z-Schema-System aufbauen, um die Trennung des photogenerierten Trägers zu erleichtern. Wenn der Anteil des hinzugefügten Ag-Elements auf 15% erhöht wurde, zeigte BAA-3 die höchste photokatalytische Aktivität unter den BAA-x Photokatalysatoren, die unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht etwa 89 % des MO innerhalb von 20 Minuten abbauen. Dieses Ergebnis zeigte, dass die Ladungstrennung bei erhöhten Mengen an Ag-Nanopartikeln effizienter ist. Nach Erhöhung des Anteils des hinzugefügten Ag-Elements auf 20 % wurde die photokatalytische Aktivität von BAA-4 verringert. Der Grund dafür könnte sein, dass der niedrige AgI-Gehalt zu einem Überschuss an Ag-Nanopartikeln auf der Oberfläche führte. Dann können die überschüssigen Ag-Nanopartikel Elektronen angesammelt haben, die durch Licht erzeugte Löcher angezogen haben, was zu einer Elektron-Loch-Rekombination an der Grenzfläche führt. BAA-3 weist eine höhere photokatalytische Aktivität auf als BiOBr_0.3 I_0.7 /AgI mit dem gleichen elementaren Ag-Gehalt, was zeigt, dass die Bildung von Ag-Nanopartikeln die photokatalytische Aktivität von BAA-x . verbessern kann . Basierend auf der obigen Diskussion kann der Schluss gezogen werden, dass BAA-x hat eine höhere Redoxfähigkeit als BiOBr_0.3 I_0.7 , was zeigt, dass die Herstellung eines photokatalytischen Z-Schema-Systems zwischen BiOBr_0.3 I_0.7 und AgI ist eine effiziente Strategie zur Verbesserung der photokatalytischen Aktivität und der Redoxfähigkeit von BiOBr_0.3 I_0.7 .

Photokatalytische Aktivitäten des MO-Abbaus, die von verschiedenen Proben präsentiert werden

Um zu identifizieren, welche Radikalspezies die wichtigste aktive Spezies im photokatalytischen Prozess ist, wurden Radikalfängerexperimente und EPR-Messungen durchgeführt, um den photokatalytischen Mechanismus von BAA-x . zu untersuchen . In den Radikalfängerexperimenten wurden tertiäres Butanol (t-BuOH), N₂ , und Kaliumiodid (KI) wurden als Radikalfänger für Hydroxylradikale (·OH), Superoxidradikale (·O₂ ⁻ ) und Löcher (h ⁺ ), bzw. KI und N₂ haben eine offensichtliche Hemmwirkung auf die photokatalytische Aktivität von BAA-3 (Abb. 5a), was darauf hindeutet, dass h ⁺ und ·O₂ ⁻ sind die dominanten aktiven Spezies und h ⁺ ist die wichtigste aktive Spezies beim photokatalytischen Abbau. Die photokatalytische Aktivität von BAA-3 wird durch die Zugabe von t-BuOH leicht gehemmt, was darauf hindeutet, dass während des photokatalytischen Prozesses eine geringe Menge an ·OH gebildet wurde. In EPR-Experimenten (Abb. 5b–d), wenn BAA-3 unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht steht, werden ·OH und ·O₂ ⁻ Signale erkannt werden und die h ⁺ Fänger-2,2,6,6-Tetramethylpiperidin (TEMP)-Signal wird verringert, was mit dem Radikalfänger-Experiment übereinstimmt. Gemäß der Untersuchung des Mechanismus und der Bandstruktur ist der mögliche photokatalytische Mechanismus des Z-Schemas von BAA-x ist in Abb. 6 dargestellt. Bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht werden die Elektronen im Valenzband (VB) von BiOBr_0,3 I_0.7 und AgI werden beide zu ihrem Leitungsband (CB) angeregt; danach die photogenerierten Elektronen im CB-Boden von BiOBr_0.3 I_0.7 bewegen sich zu Ag-Nanopartikeln und bewegen sich dann weiter zum VB-Oberteil von AgI, wo sie mit den photogenerierten Löchern dort rekombinieren. Die verbleibenden photogenerierten Elektronen im CB von AgI (− 0,31 eV) mit negativem Potenzial zeigen eine starke Reduktionsfähigkeit und reagieren mit O₂ (O₂ / ·O₂ ⁻ = − 0,046 eV, vs. NHE) [21], was ·O₂ . ermöglicht ⁻ MO abzubauen. Inzwischen sind die fotogenerierten Löcher (2,71 eV) in der VB von BiOBr_0,3 I_0.7 zeigen eine starke Oxidationsfähigkeit zum direkten Abbau von MO, und gemäß den Radikaleinfangexperimenten reagiert eine kleine Anzahl photogenerierter Löcher mit H₂ O erzeugt ·OH (·OH/OH − =1,99 eV, vs. NHE) [32], das MO weiter abbauen kann.

Ergebnisse des Radikalfänger-Experiments in Gegenwart von BAA-15 (a ) und die EPR-Spektren des photogenerierten Lochs (b ), ·O₂ ⁻ radikal (c ) und ·OH-Radikal (d )

Schema des Mechanismus des Photoabbaus von MO durch BAA-x

Schlussfolgerung

Neuartiges All-Solid-State-Z-Schema BAA-x Photokatalysatoren wurden durch einfache in-situ-Fällung und Photoreduktionsverfahren hergestellt. BAA-x zeigte eine ausgezeichnete photokatalytische Aktivität für den Abbau von MO im Vergleich zu BiOBr_0.3 I_0.7 unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht. Die Steigerung der photokatalytischen Aktivität hängt wahrscheinlich mit dem speziellen Z-Schema-Ladungsträgermigrationsweg zusammen, der zu einer effizienten Trennung der photogenerierten Elektron-Loch-Paare und einer anhaltend hohen Redoxfähigkeit führt. Das optimale Molverhältnis des hinzugefügten Ag-Elements von BAA-x beträgt 15%. Mechanistische Experimente zeigten, dass ·O₂ ⁻ und h ⁺ die aktiven Radikale sind und dass beim photokatalytischen Abbau eine geringe Menge ·OH erzeugt wird. Basierend auf der obigen Studie, BAA-x zeigt Potenzial für die praktische Anwendung bei der Umweltreinigung organischer Schadstoffe.

Abkürzungen

AM 1.5:

Luftmasse 1,5

CB:

Leitungsband

EDS:

Energiedispersive Spektroskopie

EPR:

Elektronparamagnetische Resonanz

FFT:

Fourier-Transformations-Infrarot

HRTEM:

Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie

MO:

Methylorange

NHE:

Normale Wasserstoffelektrode

SEM:

Rasterelektronenmikroskopie

SPR:

Oberflächenplasmonenresonanz

t-BuOH:

Tertiäres Butanol

TEM:

Transmissionselektronenmikroskopie

UV–Vis DRS:

Ultraviolett-sichtbare diffuse Reflexionsspektroskopie

VB:

Valenzband

XPS:

Röntgenphotoelektronenspektroskopie

XRD:

Röntgenbeugung