Page 167 - 精细化工2019年第12期

第 12 期 刘 剑，等: YBO 3 微米球的水热合成及光催化性能 ·2495·

围电子云密度增加。而从 YBO 3 的晶体结构中可知， YBO 3 为多级纳米片自组装成的微米球结构，具有较
在 YBO 3 中有两种 O 存在，一种是只连接 Y 的 O， 大的比表面积，推测因此造成在 YBO 3 微米球表面
一种是共同连接 Y 和 B 的桥 O，因此，在图 7 中， 有大量氧空位存在，而氧空位的存在会吸附光生电
位于较低结合能位置的两个峰〔(531.1±0.2) eV 和 子，进而促进光生载流子的分离 [27-28] ，提高材料的
(530.2±0.4) eV〕被认为是晶格氧的结合能，而结合 光催化性能。
能位于(532.1±0.2) eV 的峰推测可能是由表面氧空
位所引起的，并且具有较高的峰强 [24-26] 。 表 1 根据 XPS 数据计算 YBO 3 样品中各原子含量比
Table 1 Atomic ratio calculated from XPS of the YBO 3

samples
原子含量比 元素百分含量/%
样品
O(crystal)/O Y B O(crystal)
YBO 3(8.0) 0.704 0.199 0.174 0.627
YBO 3(8.5) 0.480 0.254 0.234 0.512
YBO 3(9.0) 0.730 0.220 0.140 0.640

2.3 光吸收性能和能带
不同 pH 条件下所制备 YBO 3 粉体的 UV-Vis 漫
反射吸收光谱如图 8 所示。从图中可以看出，YBO 3 (8.0)
和 YBO 3 (9.0)样品在 206 nm 处存在强吸收峰，其可
能由能带之间的跃迁所引起，并且该吸收峰的吸收
边为 233 nm，相当于 5.34 eV 的带隙。YBO 3 (8.5)样
品的光谱中出现两个吸收峰，分别位于 208 和 264 nm
处，位于 208 nm 的吸收峰的吸收边为 238 nm，对
应带隙为 5.21 eV，而位于 264 nm 处吸收峰的吸收
边为 310 nm，其对应的带隙为 4 eV。对比可知，在
pH=8.5 条件下，所制备的 YBO 3 (8.5)微米球对光的
吸收明显大于其他 pH 条件下制备粉体的吸收，并
且在该条件下制备的 YBO 3 (8.5)微米球吸收边发生
了红移，说明暴露(100)晶面的 YBO 3 纳米片具有较
低的禁带宽度。此外，从图 8 的插图中可以看出，
YBO 3 (8.5)微米球在 264 nm 处的吸收峰，可能是暴
露(100)的表面缺陷或其他缺陷较多造成的，也可能
是小尺寸效应造成的。由此可知，纳米片的形成不
仅会促进 YBO 3 粉体对光的吸收，更使吸收边红移。

图 7 YBO 3 的 O 1s XPS 图谱
Fig. 7 XPS O 1s spectra of YBO 3 samples

通过计算可知，3 种 YBO 3 样品中材料表面所具
有的氧空位的组成含量是不同的，具体数据如表 1
所示。YBO 3 (8.0)、YBO 3 (8.5)和 YBO 3(9.0) 3 种粉体
表面晶格氧的含量比分别为 0.704、0.480 和 0.730，
YBO 3 (8.5)粉体表面的氧空位含量明显高于其他两

种。为了更好地比较，根据 XPS 的结果同时计算了
3 种材料中各元素的含量组成，结果如表 1 所示。3 图 8 YBO 3 紫外可见漫反射光谱
Fig. 8 UV-vis diffuse reflectance spectra of YBO 3 samples
种材料中 YBO 3 (8.5)样品的晶格氧含量最少，这也说
明 YBO 3 (8.5)样品中具有的氧空位的含量最多。通过 2.4 光催化性能分析
SEM 和 TEM 分析可知，在 pH=8.5 条件下所制备的 通过紫外光照射下罗丹明 B 降解程度来评估