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·1740· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

光度的测定（RhB 的特征吸收峰为 554 nm），不同 2.2 Bi 2 O 2 CO 3 的形貌和微观结构分析
反应时刻 RhB 的质量浓度ρ t 用标准曲线法进行计算 2.2.1 SEM 分析
（y= 0.0789x – 0.0025，R² = 0.9999）。用ρ t /ρ 0 表示 为了研究样品的形貌，对所合成的 Bi 2 O 2 CO 3
光照下染料在催化剂作用下不同时刻的降解程度。 进行了 SEM 表征，结果见图 3。由图 3 可知，添加
降解率可通过下式进行计算： 尿素所合成的 Bi 2O 2CO 3 呈片状结构，由数量众多、
     /   100 尺寸不一的微/纳米片组成。高倍 SEM 表征（图 3
降解率/%  0 t 0
插图）结果进一步揭示所制备 Bi 2 O 2 CO 3 为片状结
式中：ρ 0 为染料的初始质量浓度，mg/L；ρ t 为光
构。纳米片相互堆叠，不仅有利于染料与催化剂表
照不同时刻染料的质量浓度，mg/L。 面接触，还有利于可见光和紫外光在催化剂表面发
1.5 Bi 2 O 2 CO 3 自由基抑制、捕获实验 生多重散射，提高催化剂对光的吸收效率 。加入 0.1、
[13]
为探究Bi 2O 2CO 3 的光催化降解机理，对Bi 2O 2CO 3 0.3、0.5、1.0 g 尿素合成的 Bi 2 O 2 CO 3 的粒径范围分别
降解 RhB 的实验进行了自由基抑制和捕获实验。暗 约为 0.102~ 1.420、 0.202~1.430、 0.316~1.960、
吸附平衡后分别加入不同的自由基抑制剂〔对苯醌 0.125~0.910 μm，厚度分别约为 0.257、0.274、0.278、
–
（PBQ）抑制超氧自由基（·O 2 ）、叔丁醇（TBA） 0.268 μm。加入不同量尿素制备的 Bi 2 O 2 CO 3 尺寸均
抑制羟基自由基（·OH）、乙二胺四乙酸二钠（EDTA- 小于 2 μm，厚度都在 1 μm 以下，与文献报道的
+
2Na）抑制空穴（h ）〕，然后对混合溶液进行光照， Bi 2 O 2 CO 3 相比更薄 [14] 。
来检测不同自由基对 Bi 2 O 2 CO 3 降解 RhB 活性的影
响。对 Bi 2 O 2 CO 3 进行 ESR 表征，将 RhB 溶于 40 mL
甲醇中，向溶液体系中加入 1 mL 二甲基吡啶 N-氧
化物（DMPO）作为自由基捕获剂，光照 5 min 后
取样，通过 ESR 测试得到自由基的特征峰（·OH 的
–
信号峰强度比为 1∶2∶2∶1，·O 2 的信号峰强度比
为 1∶1∶1∶1 [11] ），确定溶液中有无自由基产生。

2 结果与讨论

2.1 Bi 2 O 2 CO 3 的 XRD 分析
为研究样品的纯度和物相组成，对添加不同质
量尿素所合成的 Bi 2 O 2 CO 3 进行了 XRD 表征，结果

见图 2。由图 2 可知，所制备 Bi 2 O 2 CO 3 的所有衍射 a—0.1 g；b—0.3 g；c—0.5 g；d—1.0 g
峰均与 Bi 2 O 2 CO 3 标准卡片（JCPDS NO.84-1752）一 图 3 加入不同质量尿素所制备 Bi 2 O 2 CO 3 的 SEM 图
[12] 等杂质的特征衍射峰， Fig. 3 SEM images of Bi 2 O 2 CO 3 samples prepared using
致，未检测出，如 Bi 2 O 3
different amounts of urea as carbon source
表明所得样品为四方晶系纯相 Bi 2 O 2 CO 3 ；同时，样
2.2.2 TEM 分析
品中较为尖锐的衍射峰及狭窄的半峰宽表明所制备
为了研究所制备 Bi 2 O 2 CO 3 的微观结构，选取加
Bi 2 O 2 CO 3 的结晶度较高、粒径较大。
入 0.1 g 尿素合成的 Bi 2 O 2 CO 3 为研究对象，对其进
行了 TEM、高分辨率透射电镜（HRTEM）、选区电
子衍射（SAED）表征，结果见图 4。由图 4a 可知，
Bi 2 O 2 CO 3 为形状不规则、厚度不一的纳米片，与
SEM 观察结果一致。由图 4b 可知，Bi 2 O 2 CO 3 有粗
糙的表面结构，在降解染料时可以提供更多的反应
活性位点，提高催化剂的光催化效率。由图 4c 可以
观察到，纳米片表面有非常清晰的晶格条纹，经测
量该晶面间距约为 0.272 nm，对应 Bi 2 O 2 CO 3 的（002）
晶面。Bi 2 O 2 CO 3 的 SAED 照片如图 4d 所示，图中

显示 Bi 2 O 2 CO 3 具有规则的电子衍射斑点，表明加入
图 2 添加不同质量尿素所制备 Bi 2 O 2 CO 3 的 XRD 谱图
Fig. 2 XRD patterns of Bi 2 O 2 CO 3 samples 0.1 g 尿素合成的样品为单晶。