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Highly enhanced visible light photocatalysis and in situ FT-IR studies on Bi metal@defective BiOCl hierarchical microspheres

光催化 可见光谱 表面等离子共振 吸附 材料科学 密度泛函理论 傅里叶变换红外光谱 等离子体子 化学工程 带隙 光化学 催化作用 纳米技术 化学 光电子学 纳米颗粒 物理化学 有机化学 工程类 计算化学
作者
Hong Wang,Wendong Zhang,Xinwei Li,Jieyuan Li,Wanglai Cen,Qiu‐Yan Li,Fan Dong
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:225: 218-227 被引量:257
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2017.11.079
摘要

3D plasmonic Bi [email protected]tive BiOCl hierarchical microspheres were constructed by a one-step solvothermal method. The effects of solvent thermal temperature on the microstructure and the photocatalytic performance were investigated. The photocatalyst prepared at 200 °C (Bi/BiOCl-200) showed most efficient visible photocatalytic activity for NOx removal. The enhanced activity can be ascribed to synergistic effects of oxygen vacancies and Bi metals. The oxygen vacancies in BiOCl induce the formation of an intermediate level to allow electrons transition from the valence band to intermediate level and then to the conduction band as revealed by density functional theory (DFT). The surface plasmon resonance (SPR) effect of elemental Bi enables the improvement of the visible light absorption efficiency and the promotion of the charge carrier separation as evidenced from the charge difference distribution between Bi atoms and Bi-O layers in BiOCl. The NO adsorption and reaction processes on Bi/BiOCl-200 were dynamically monitored by in situ infrared spectroscopy (FTIR). The mechanism of Bi metals and oxygen vacancies co-mediated photocatalytic performance on Bi/BiOCl was proposed based on the results of intermediate products analysis, radicals trapping and DFT calculation. The present work could provide new insights into the mechanistic understanding of the non-noble metal Bi-based plasmonic photocatalysts and offer a new technique to reveal the mechanism of gas-phase photocatalytic reaction.
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