微波水热/稀乙酸溶剂热法制备多形貌BiOBr及其光催化机制OA

针对传统水/溶剂热法制备多形貌BiOBr存在加热时间长、温度高以及需要额外添加修饰剂或模板剂等问题,本研究首次利用微波辅助水/溶剂热法,通过温度调变以及采用廉价易得的超纯水和稀乙酸作为溶剂,在2 h内快速合成了微球状(BiOBr_(U1))、微花状(BiOBr_(U2))、厚片状(BiOBr_(A1))和薄片状(BiOBr_(A2))4种不同形貌的BiOBr。光学表征表明4种BiOBr均具有可见光吸收能力,光吸收截止边均在440 nm左右,其中BiOBr_(U1)、BiOBr_(U2)在紫外-可见光波段展现了更强的光吸收能力。采用四环素(TC)和环丙沙星(CIP)抗生素分别评估了4种BiOBr的光催化降解性能,结果表明在可见光120 min照射下,BiOBr_(U1)、BiOBr_(U2)展现了良好的催化降解性能,其中BiOBr_(U1)对20 mg·L^(-1)的TC溶液降解效率达到76%,且在3次循环试验后,降解效率仍能达到51%。进一步,通过表征分析和密度泛函理论(DFT)计算结合,明确了4种BiOBr的能带结构及功函数,其中片状BiOBr的价带位置具有足够正电性,可以产生强氧化性光生空穴(h^(+)),并与–OH产生以羟基自由基(·OH)为主的氧化活性物种;BiOBr_(U1)的价带和导带位置的氧化还原电势最高,既可以通过强还原性光生电子(e^(-))产生超氧自由基(·O_(2)^(-)),也可以通过光生h^(+)产生·OH氧化物种。本研究能够为BiOBr光催化剂的设计合成提供理论参考和技术支撑。