Page 173 - 《精细化工》2022年第7期

第 7 期 殷 超，等: PS 协同 Z 型异质结二维 BiOI/g-C 3 N 4 光催化降解四环素
度（ρ，mg/L）标准曲线方程为 A=0.0323ρ+0.0015，
2
R =0.9999。
以 30 W LED 为光源来光催化降解 TC 水溶液
（质量浓度为 10 mg/L），在 100 mL TC 溶液中加入
25 mg 光催化剂；照射前，悬浮液在黑暗中搅拌
30 min 以确保 TC 在光催化剂上能达到吸附-脱附平
衡；光反应 60 min，根据实验条件加入 PS，每隔一
定时间用 0.22 µm 的滤头取样 2 mL，用紫外-可见分
光光度计检测降解过程中 TC 的质量浓度。光催化
降解 TC 的动力学曲线拟合方程和降解率（或吸附
率）如式（1）、（2）所示：
–ln(ρ/ρ 0 ) = kt
/% = ∆ρ/ρ 0 ×100 = [(ρ 0 –ρ)/ρ 0 ]×100
式中：ρ 为 t 时刻 TC 的质量浓度，mg/L；ρ 0 为初始
TC 的质量浓度，mg/L；η 为降解率（或吸附率），
%；Δρ 为 t 时间后 TC 降低的质量浓度，mg/L；k
–1
为反应速率常数，min ；t 为反应时间，min。
2 结果与讨论
2.1 催化剂表征
2.1.1 XRD 及 FTIR 分析
对原始 BiOI 和 BICN-x 样品进行了 XRD 及
FTIR 测试，结果见图 1。
图 1 BiOI 和 BICN-x 的 XRD 谱图（a）及 FTIR（b）谱图
Fig. 1 XRD patterns (a) and FTIR spectra (b) of BiOI and
BICN-x
由图 1a 可见，BICN-x 在 2θ=12.9°和 27.5°处的
衍射峰对应于正交相 g-C 3 N 4 的(100)和(002)晶面，
·1459·
分别归属于三嗪环结构和共轭芳香体系层间堆积的
特征峰，这与 g-C 3 N 4 标准卡片（JCPDS No. 87-1526）
相符 [17] ，而纯 BiOI 样品衍射峰也能完美对应 BiOI
的标准卡片（JCPDS No. 10-0445），其中，2θ=30.1°
和 31.9°处的衍射峰对应 BiOI(102)和(110)晶面 [10] 。
在 BICN-x 的 XRD 谱图中均能观察到 g-C 3 N 4 和 BiOI
的衍射峰，表明两种半导体成功结合，但随着 BiOI
占比的增加，g-C 3 N 4 的衍射峰强度逐渐减弱。由图
–1
1b 可知，在 807 及 1241~1630 cm 之间的吸收峰分别
归属于 g-C 3 N 4 中典型的三嗪单元和芳香族 C—N 键
–1
的伸缩振动，而 3448 cm 处归属于 O—H 键和 N—H
–1
（1） 键的拉伸振动 [18] 。BiOI 在 494 cm 处的吸收峰归属
–1
（2） 于 Bi—O 键的伸缩振动，在 1630 cm 处的吸收峰
对应于—OH 的弯曲振动。对于 BICN-x 的 FTIR 谱
图，可以同时观察到 g-C 3 N 4 和 BiOI 的特征吸收峰。
2.1.2 SEM 和 HRTEM 分析
为了证明 g-C 3 N 4 和 BiOI 之间形成了异质结，
采用 SEM 对 g-C 3 N 4 、BiOI 和 BICN-3 的形貌进行了
分析，采用 HRTEM 对 BICN-3 进行了测试，结果如
图 2 所示。
图 2 g-C 3 N 4 （a）、BiOI（b）和 BICN-3（c）的 SEM 图
及 BICN-3 的 HRTEM 图（d）
Fig. 2 SEM images of g-C 3 N 4 (a), BiOI (b) and BICN-3(c)
as well as HRTEM image of BICN-3 (d)
由图 2a 可见，g-C 3 N 4 具有典型的不规则 2D 层
状结构，呈现出松散的团聚体。由图 2b 可清楚地观
察到，纯 BiOI 是由纳米板组成的 2D 枫叶层状结构，
更加规则均匀 [19] 。由图 2c 可见，BICN-3 的层状结
构表现出 g-C 3 N 4 和 BiOI 共同的优点，层状结构均
匀且纳米片更小，从枫叶状裂解为雪花状。由图 2d
可以明显观察到，BiOI 纳米片沉积在 g-C 3 N 4 上，说
明该 Z 型异质结构建成功。
2.1.3 BET 分析
对 g-C 3 N 4 和 BICN-x 样品进行了 BET 测试，结
果如表 1 所示。