“…Key words: bismuth carbonate; polypyrrole; photocatalysis; nitric oxide; oxygen vacancies 燃煤和汽车尾气中氮氧化物的排放, 造成了酸 雨、化学烟雾、温室效应等严重的环境问题。尽管 热催化和选择性催化还原(SCR)等技术可以去除氮 氧化物 [1][2] , 但这些技术对去除 ppb 级浓度的 NO 而 言需要较高的成本。光催化技术以太阳能为直接驱 动力, 具有低能耗和无污染等特点, 在解决环境污 染和能源短缺等问题方面具有巨大的潜力。因此, 通过光催化技术氧化 ppb 级浓度 NO 已得到广泛的 研究 [3][4][5][6] 向负电层的内建电场, 有利于光生电子和空穴在层 间定向传输, 从而有效分离光生载流子。因此, BOC 在光催化领域得到了广泛关注 [7][8] 。但是对于 BOC 光催化剂而言, 其禁带宽度较大(3.37 eV), 在可见 光下无光催化活性。 大量实验和理论计算证明, 引入氧空位不仅可 以改变材料的电子分布和电子传输过程 [9][10][11][12] , 而且可 以拓宽材料的可见光区响应 [13] 。如 TiO 2 表面形成氧 空位以后, 会导致形成未配对电子或者 Ti 3+ 位点、改 变电子或者空穴的传输过程, 从而有利于提高其光 催化性能 [14][15][16] 。 传统引入氧空位的方法包括: 氢气热 还原法 [17] 、高能粒子轰击法 [18][19] 和化学制备过程中 原位生成等 [20][21] , 但这些方法往往需要消耗氢能、电 能等, 成本较高。 (001)面 BOC 的 Bi-O 键键长约为 0.23 nm [22] , 相比于锐钛矿中 Ti-O 键键长(0.195 nm) 更长, 因此, Bi-O 键对应的键能更小, 更容易断裂。 聚吡咯(PPy)作为一种常见的导电聚合物, 广泛用于 制备复合型光催化材料, 如 Bi 2 O 2 CO 3 [23] 、TiO 2 [24] 、 BiOCl [25][26] Fig. 1 XRD patterns of (a) BOC and BOC/PPy(0.75%), and XRD pattern of (b) PPy 衍射峰发生了明显的宽化, 说明复合后晶体结晶度 下降, 这可能是因为 BOC 与 PPy 之间存在强相互作 用。 如图 1(b)所示, PPy 作为一种导电高分子材料, 结 晶度较低, 并且在复合物中含量较低, 因此在图 1(a) 中未发现 PPy 的衍射峰。 为了证明 PPy 的存在, 对样品进行红外光谱测 试 , 如图 2 所示。PPy 的红外光谱中, 1162 和 914 cm -1 处吸收峰分别对应 C-N 伸缩振动和双极化 结构特征吸收峰 [28][29] [34] 。已有研究表明, 氧空位有利于优化光催化过 程中载流子的迁移和分离, 从而提高反应速率 [35] 优异的界面电子传输和迁移过程 [36] 。在可见光下, BOC 的光电流约为 2.0×10 -8 A/cm 2 , BOC/PPy(0.75%) 约为 3.0×10 -8 A/cm 2 , 因此 BOC/PPy(0.75%)具有更 高的载流子密度。由此可见, 相对于纯 BOC 来说, 引入氧空位后的 BOC 光生载流子的分离效率更高, 载流子密度更高, 光生载流子在界面的传输速度更 快 [37]…”