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第 10 期 巩嘉杨，等: Bi 2 O 2 CO 3 微/纳米片的合成及其光催化降解 RhB ·1741·

图 4 加入 0.1 g 尿素所制备 Bi 2 O 2 CO 3 样品的 TEM（a）、
HRTEM（b、c）及 SAED（d）图
Fig. 4 TEM (a), HRTEM (b, c), SAED (d) images of the
samples prepared using 0.1 g urea as carbon source

2.3 紫外-可见漫反射光谱分析

Bi 2 O 2 CO 3 的紫外-可见漫反射吸收光谱图见图 a—紫外-可见漫反射光谱；b—(αhν) -hν 图
1/2
5a。对于结晶半导体，禁带光吸收遵循以下公式： 图 5 加入不同质量尿素所得 Bi 2 O 2 CO 3 的紫外-可见漫反
射光谱及(αhν) -hν 曲线
1/2
 A  h  E g  h  n /2 Fig. 5 UV-vis diffuse reflectance spectra and (αhν) -hν
1/2
–1
式中：α（cm ）、hν（eV）、A 和 E g （eV）分别表 curves for Bi 2 O 2 CO 3

示吸收系数、光子能量、比例常数和带隙能量，而
2.4 Bi 2 O 2 CO 3 的光催化性能探讨
n 的数值取决于半导体的带隙类型（n=4 和 1 时分别
2.4.1 Bi 2 O 2 CO 3 降解罗丹明 B 的活性探讨
对应间接带隙和直接带隙）。 图 6、图 7 为 Bi 2 O 2 CO 3 在可见光（图 6）和紫
根据上式，以(αhν) 1/2 为纵轴，hν 为横轴作图，
外光（图 7）照射下降解 RhB 的光催化性能。由图
即可得 Bi 2 O 2 CO 3 的 E g ，如图 5b 所示。由图 5b 可见，
6、7 可知，所合成的 Bi 2 O 2 CO 3 在黑暗中达到吸附-
(αhν) 1/2 与 hν 在吸收边区域几乎呈线性关系，表明样 脱附平衡时对 RhB 的吸附和自降解都较低，因此
品的吸收边可能发生了跃迁 [15] 。因此，将直线延长 Bi 2 O 2 CO 3 对 RhB 的吸附和 RhB 的自降解可以基本
1/2
到(αhν) =0 处截取 hν 轴的值即为样品的禁带宽度。 忽略。而且无论是在可见光还是紫外光下，添加尿
由图 5b 可得，加入 0.1、0.3、0.5、1.0 g 尿素合成 素所合成的 Bi 2 O 2 CO 3 对 RhB 的光催化活性均优于
Bi 2 O 2 CO 3 的 E g 分别为 3.14、3.24、3.27、3.30 eV。 商品 TiO 2 。

随着尿素量的增加，样品的 E g 逐渐增大。然而 E g
由图 6a 可见，加入 0.1 g 尿素所制备的 Bi 2 O 2 CO 3
较小时，带隙能小，催化剂对光的利用率大，可以 在可见光下对 RhB 具有最佳的降解效果。200 min
使催化剂具有优异的光催化性能 [16] 。其中，加入 0.1 时可将 RhB 降解掉 50%，而在相同条件下，商品
g 尿素合成的 Bi 2 O 2 CO 3 的 E g 为 3.14 eV，低于文献 TiO 2 仅将 RhB 降解了 7%左右。当尿素加入量为 0.3
[7]
报道的 Bi 2 O 2 CO 3 的 E g ，因而具有较好的光催化 g 时，所得产物在可见光下的光降解活性急剧下降，
性能。 随着尿素量的增加，产物对 RhB 的光降解活性逐渐
通过图 5a 可以观察到，所合成 4 种样品的光吸 降低。说明尿素的加入量对所得产物光催化活性的
影响存在一最佳值。
收波长均小于 400 nm，表明所合成的 4 种 Bi 2 O 2 CO 3
样品对紫外光都有很强的吸收能力，在紫外光区域 图 6b 为所合成 Bi 2 O 2 CO 3 的一级动力学拟合图。
有良好的光利用率。加入 0.1 g 尿素所合成 Bi 2 O 2 CO 3 由图 6b 可见，0.1 g 尿素所合成样品的动力学常数
的吸收边为 394 nm，由此可知，在制备时加入尿素， K=0.00315，远大于其他样品的动力学常数，且动力
可以拓宽 Bi 2 O 2 CO 3 的光吸收区域。 学常数的变化趋势与所得产物的光降解效果一致。