生长过程及CQDs修饰的Bi4Ti3O12方形片增强光催化性能

摘要： 通过水热法合成了Bi4Ti3O12方形片，并系统研究了其生长过程。以葡萄糖为碳源制备了碳量子点（CQDs），随后采用水热法将其组装在Bi4Ti3O12方形片表面以增强光催化性能。采用XRD（X射线粉末衍射）、SEM（扫描电子显微镜）、TEM（透射电子显微镜）、UV-vis DRS（紫外-可见漫反射光谱）、XPS（X射线光电子能谱）、FTIR（傅里叶变换红外光谱）、PL（光致发光）光谱、EIS（电化学阻抗谱）和光电流光谱对制备的样品进行了系统表征。结果表明，CQDs修饰Bi4Ti3O12片层可增强可见光吸收，略微增大带隙，提高光电流密度，降低电荷转移电阻并减弱PL强度。分别以模拟太阳光和可见光为光源评估样品对罗丹明B水溶液的光催化降解活性，在两种光照条件下，含适量CQDs的CQDs@Bi4Ti3O12复合材料均表现出显著增强的光催化性能，但过量CQDs修饰会导致光催化活性下降。CQDs改性Bi4Ti3O12光催化活性提升的原因可归结为：（1）Bi4Ti3O12与CQDs间的电子转移促进了光生电子/空穴对的有效分离；（2）CQDs发射的上转换光致发光可诱导Bi4Ti3O12产生额外电子/空穴对；（3）CQDs中的光激发电子可参与光催化反应。