通过PBN传导，增强半导体材料的光催化活性 Ag3PO4结构不稳定，光生电子-空穴对分离效率不高，限制了它的广泛运用。 针对此缺陷，本章积极探索通过掺杂、贵金属沉积和材料复合等方法改善Ag3PO4的光催化效果。 氮化硼(PBN）具有特殊的二维结构，具有很好的导电性、透明性和化学稳定性，将Ag3PO4与PBN复合，光生电子可以通过PBN传导，提高光生电子-空穴对的分离率，有效增强半导体材料的光催化活性，从图中可以看到，制备出的PBN是表面光滑的纤维。 图5-5b是Ag3PO4纳米颗粒，表面光滑，图5-5c为Ag3PO4/PBN/Fe3O4复合材料的SEM照片，PBN表面被纳米级的Ag3PO4颗粒覆盖，与纯PBN相比，被Ag3PO4纳米颗粒覆盖后的PBN表面形貌并未改变，表明PBN和Ag3PO4已经成功结合形成异质结构，但是在其表面未发现明显的Fe3O4形貌颗粒，说明Fe3O4以纳米颗粒的形式复合进入复合材料中。 图5-5d图、图5-5e分别为制备的PBN、Ag3PO4的透射电镜，PBN表面光滑，图5-5e中Ag3PO4的高分辨率透射电镜中可以看到间距为0.245nm清晰的晶格条纹对应Ag3PO4的(211)晶面，5-5f为Ag3PO4/PBN/Fe3O4复合材料的高分辨率透射电镜中可以看到间距为0.245nm清晰的晶格条纹对应Ag3PO4的(211)晶面，0.21nm晶格条纹对应PBN的(200)晶面，0.25nm晶格条纹对应Fe3O4的(600晶面)，这充分证明了PBN/Ag3PO4异质结构的形成。 图5-6b-f的EDS能谱图显示了Ag3PO4/PBN/Fe3O4复合材料中主要元素Ag、P、B、N、Fe的分布情况。 结合特征XRD峰，材料中的主要元素及其存在形式为Ag3PO4、PBN、Fe3O4，Ag3PO4纳米粒子分散在PBN表面，其中O、P、Ag和B、N的特征信号分别来源于Ag3PO4和PBN、Fe3O4，进一步证实了复合光催化材料中两物质同时存在。 Fe3O4以及Ag3PO4/PBN/Fe3O4复合材料的磁滞回线如图所示，由图5-7可以看到Fe3O4粒子的饱和磁化强度为59.33emu/g，Ag3PO4/PBN/Fe3O4复合材料的饱和磁化强度为23.20emu/g，Ag3PO4/PBN/Fe3O4复合材料的饱和磁化强度已经达到纯Fe3O4粒子的39%。 插图可以看到Ag3PO4/PBN/Fe3O4复合材料在外磁场的作用很容易被吸到瓶壁上，提高光催化剂的回收利用性。 采用N2吸附脱附等温线对Ag3PO4、Ag3PO4/PBN以及Ag3PO4/PBN/Fe3O4催化剂的比表面积和孔结构进行了分析，如图5-8所示，根据IUPAC分类，三个样品的吸脱附曲线均属于IV型吸附等温线，说明两种材料中均存在介孔结构，Ag3PO4、Ag3PO4/PBN以及Ag3PO4/PBN/Fe3O4的比表面积分别为3.1457m²/g，21.6666m²/g和20.8591m²/g。 在Ag3PO4/PBN复合材料中添加Fe3O4后，三元复合材料的比表面积略有下降。 所以在加入Fe3O4后，三元复合材料与二元复合材料相比，孔体积、孔径与比表面积有所降低。 PL光谱分析可以用来分析半导体材料的光生电子和空穴分离复合情况，较低的光致发光光谱强度可以指示较低的电荷载流子复合率，这意味着光生电子-空穴对的分离和转移更快，以及更好的光催化活性。 Ag3PO4、Ag3PO4/PBN-70和Ag3PO4/PBN/Fe3O4-70复合材料的PL光谱发射光谱的形状类似，在加入Fe3O4后材料主峰的强度下降了，表明在Ag3PO4、Fe3O4和PBN三者之间形成异质结构后光生电子和空穴的复合得到了抑制，提高其光催化活性。 综合上述实验结果，对Ag3PO4/PBN/Fe3O4复合材料光催化降解RhB的机理进行了分析。 当Ag3PO4/PBN/Fe3O4复合材料受可见光激发后生成电子-空穴对，PBN与Fe3O4均具有一定的导电性能，产生的电子会扩散到PBN与Fe3O4的表面，从而促使电子-空穴对分离。 其中，PBN与Fe3O4表面的e-与水中的溶解氧发生反应，产生·O2-；Ag3PO4价带上的空穴会与水中的羟基反应生成羟基自由基，直接氧化RhB。 本章通过捕获实验发现：h+和·O2-是Ag3PO4/PBN/Fe3O4-70复合催化剂在催化过程中的活性物质。 在光催化降解过程中PBN可以有效捕获Ag3PO4产生的光生电子，降低光生电子-空穴对负荷率从而使得Ag3PO4/PBN/Fe3O4-70具有高催化活性。
