BiOCl光催化机理.docx

BiOCl光催化剂是典型的p型半导体，具有较宽的禁带宽度3.02〜3.5 eV,需要吸收能量较大的紫外光才能得到激发，其光催化机理示意图如图1-1 所示huCB⑴huVB⑵⑶⑶BiOC（1）/D+⑵体内复合表面复容■+图 1-1 BiOCl 光催化反应机理图中(1) 、(2)、⑶代表BiOCl光催化过程中三个主要步骤Fig. 1-1 The photocatalytic reaction mechanism of BiOCl. (1), (2) and (3) represent the threemain steps in the photocatalytic process of BiOCl, respectively.如图1-1所示，BiOCl的光催化作用主要分为三个步骤：(1)光激发对于半 导体而言，其价带部分的能级处于电子全满状态，该能带的电子不能自由移动， 故它需要吸收足够的能量跃迁至更高的能级，从而使得全满的价带变为部分填充 固体中的电子才能得以自由移动充满电子的价带顶端(Valence Band Maximum， VBM)与导带底(Conduction Band Minimum， CBM)之间的空能级区域称为禁带 (Forbidden Band)。

当BiOCl受到能量大于或等于其禁带宽度(E )的光照射时，其 g价带(VB)上的电子(e-)可吸收足够的能量穿过禁带跃迁至导带(CB)，同时在价带 相应位置留下光生空穴(h+),这样就产生了光生电子-空穴对，此过程称为半导体 光激发；(2)光生电子与空穴的迁移光生载流子(e--h+)迁移至BiOCl的表面在 迁移过程中，大量光生电子与空穴会不可避免地发生体相复合，还有部分迁移至 BiOCl表面的光生载流子会出现一定程度的表面复合光生电子与空穴之间的复 合反应，将能量以光或热的形式释放，但这大大降低了 BiOCl 光催化材料的量 子效率，对光催化剂的光催化性能极为不利； (3)氧化还原反应迁移至 BiOCl 表面的电子会与吸附在表面的有机物(受主A, Acceptor)发生还原反应，而空穴 迁移至表面后则能够夺取吸附有机物(施主D，Donor)中的电子产生氧化反应同时，具有强还原能力的光生电子可与周围的02发生反应生成超氧自由基(0-叭22 过氧氢自由基(H02・)等活性物种；光生空穴能和吸附在BiOCl表面的H2O分子或 OH-相互作用产生氧化能力较强的羟基自由基(HO・),这些活性自由基团可进一步 将水中的有机污染物彻底降解为C02和h2o。