Page 168 - 精细化工2019年第12期

·2496· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

YBO 3 粉体的光催化性能，光催化降解实验结果如图 用光电流技术检测 YBO 3(8.0)、YBO 3(8.5)和 YBO 3(9.0)
9 所示。从图 9A 可以看出，YBO 3 (8.5)微米球的光 光催化剂中光生电荷的分离效率和迁移率，结果如
催化活性最高，在反应 40 min 后，罗丹明 B 的降解 图 10 所示。图 10A 显示了 3 种 YBO 3 粉体在紫外光
率达到 90.9%，而 YBO 3 (8.0)和 YBO 3 (9.0)粉体对罗 照射下产生的光电流。在没有光照下，3 种 YBO 3
丹明 B 的降解率分别为 82.0%和 78.0%。大量实验 粉体均无电流产生；在紫外光照下，3 种 YBO 3 粉体
表明，光催化过程可以用 Langrmuir-Hinshelwood 动力 的光电流立即出现，其中，YBO 3 (8.5)粉体的光电流
学方程 [29-30] 来表征，在较低浓度时，遵循反应速率方 最高，而 YBO 3 (8.0)粉体的光电流稍高于 YBO 3 (9.0)
程（2）： 粉体，这与它们的光催化活性顺序相一致。同时，
l n ( c/c 0 )=–kt （2） 采用电化学阻抗谱（EIS）技术对电解液界面区域的
电荷分离和转移过程进行了研究。图 10B 显示了在
式中：k 为表观速率常数；c 0 为反应物的初始浓度
–5
（2×10 mol/L）。 紫外 光循 环照 射下 YBO 3 (8.0) 、 YBO 3 (8.5) 和
YBO 3 (9.0)粉体的 Nyquist 图。图中，YBO 3 (8.5)粉体
ln(c/c 0 )与 t 的拟合曲线如图 9B 所示。通过拟合
的拱形半径远小于其他条件下所制备的 YBO 3 粉体，
可以得出，YBO 3 (8.0)、YBO 3 (8.5)和 YBO 3 (9.0)粉体
说明暴露(100)晶面降低了电荷迁移阻力，具有较高
的光降解速率常数 k 分别为 0.0409, 0.0596 和 的光生载流子分离转移效率。综上所述，YBO 3 (8.5)
–1
0.0363 min （图 9C）。
粉体中的光生电子-空穴复合几率最小，更能有效地
迁移到催化剂表面。

图 10 YBO 3 样品光电流曲线（A）和交流阻抗谱（B）
Fig. 10 Comparison of transient photocurrent responses (A)
and EIS Nynquist plots (B) with light on cycles of
YBO 3 (8.0), YBO 3 (8.5) and YBO 3 (9.0)

2.6 光催化机理
基于上述实验结果，所制备 YBO 3 (8.5)粉体可能
对罗丹明 B 光降解的机制如图 11 所示。根据电荷守

图 9 罗丹明 B 光降解曲线 恒原理，在紫外光照射下电子从 YBO 3 (8.5)的价带激
Fig. 9 Kinetic curves for degradation of RhB 发到导带，在价带上留下空穴。光照生成的电子和

2.5 电化学性能分析 空穴分别迁移到 YBO 3 (8.5)纳米片的表面，进而与表
为了进一步验证光催化降解过程中的机理，利 面所吸附的罗丹明 B 分子进行氧化还原反应。根据