内电场增强S型异质结N-C_(3)N_(4)/BiOCl_(x)I_(1−x)的制备及其光催化性能

采用一步水热法使固溶体BiOCl_(x)I_(1−x)静电自组装在N掺杂的氮化碳(N-C_(3)N_(4))表面,制备了NC_(3)N_(4)/BiOCl_(x)I_(1−x)S型异质结。通过XRD、XPS、SEM、TEM、FTIR、UV-Vis等技术对样品的晶型、形貌、结构、元素组成、表面官能团、光学性质等进行了表征,并考察了N-C_(3)N_(4)/BiOCl_(x)I_(1−x)光催化氧化有机污染物与还原Cr(VI)的活性。结果表明,N-C_(3)N_(4)/BiOCl_(x)I_(1−x)具有强的光吸收,在N-C_(3)N_(4)与BiOCl_(x)I_(1−x)界面处形成的内电场抑制了电子-空穴对的复合。在可见光照射下,20%N-BiOCl0.5I0.5呈现出优异的光催化活性,2.5 h内苯酚的降解率达到98.53%;1 h内Cr(VI)的还原率达到99.11%。20%N-BiOCl0.5I0.5在5次循环后表现出良好的稳定性。3 h内20%N-BiOCl0.5I0.5可见光降解苯酚的总有机碳(TOC)去除率为80.21%。结合捕获实验、ESR、DFT计算等表明,N-C_(3)N_(4)/BiOCl_(x)I_(1−x)活性归因于S型异质结的形成、N-C_(3)N_(4)和BiOCl_(x)I_(1−x)之间的内部电场及能带弯曲和库仑力的存在,加速了光生载流子的空间分离和有序电子流。