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旋涂法制备掺杂BiOX薄膜及光催化性能研究
摘要：
本文采用旋涂法制备掺杂BiOX薄膜，并研究其在模拟太阳光下的光催化性能。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电镜和紫外-可见漫反射光谱对薄膜进行了表征，并进行了甲基橙的降解实验。研究结果表明，比起纯BiOX薄膜，掺杂BiOX薄膜在可见光范围内具有更好的吸收性能，并且在模拟太阳光下显示出更高的光催化活性。其中，氧化铜与氧化铋掺杂的BiOX薄膜表现出最佳的催化活性。研究结果表明，掺杂能够有效提升BiOX薄膜的光催化性能。
关键词：旋涂法、掺杂、BiOX薄膜、光催化性能
引言：
光催化技术是一种环保、高效的污染治理方法，已经被广泛应用于废水和废气处理领域。在光催化过程中，半导体材料的选择是至关重要的。在众多半导体材料中，钡钛矿型BiOX是一种有前途的选择，因为它具有可见光催化活性和高光化学稳定性。然而，BiOX的催化活性相对较低，这限制了其在实际应用中的广泛使用。
掺杂是一种有效的方法，可以改变半导体材料的特性从而提高其性能。掺杂BiOX薄膜是提高其催化活性的一种方法。在本文中，我们通过旋涂法制备了不同掺杂BiOX薄膜，并研究了它们在模拟太阳光下的光催化性能。
实验：
材料制备：
旋涂法用于制备薄膜。在此实验中，Bi(NO3)3·5H2O、Cu(NO3)2·3H2O和In(NO3)3·5H2O分别用作钡、铜和铟的前体。2-丙酮罐和异丙醇罐分别控制旋涂过程中的旋转速度和薄膜的厚度。
薄膜表征：
X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电镜和紫外-可见漫反射光谱用于对薄膜进行表征。
光催化实验：
该实验中采用甲基橙为模型污染物，以测定薄膜的光催化性能。反应过程中，模拟太阳光照射薄膜，通过紫外可见光谱法监测甲基橙的吸收强度。最后，统计数据并比较薄膜之间的光催化性能。
结果和讨论：
表征结果显示，所有的薄膜都是纯BiOX的菱面体结构，且薄膜的表面比较光滑。掺杂后，薄膜显示出更好的吸收性，特别是在可见光范围内。透射电镜结果显示，掺杂薄膜的颗粒尺寸都比纯BiOX薄膜更小，这可能是其更好吸收性的原因。
在光催化实验中，纯BiOX薄膜和掺杂BiOX薄膜都显示出一定的光催化性能。然而，掺杂BiOX薄膜的光催化性能要优于纯BiOX薄膜。在所有掺杂薄膜中，氧化铜和氧化铋掺杂的BiOX薄膜表现出最佳的催化活性，这与其较小的颗粒尺寸和较好的吸收性质有关。
结论：
本研究表明，掺杂是一种有效的方法，可以提高BiOX薄膜的光催化性能。在本文研究的条件下，氧化铜和氧化铋掺杂的BiOX薄膜表现出最佳的光催化活性。本研究的发现可为进一步改进BiOX催化剂的设计提供新思路。
参考文献：
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