DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.150171

构建异质结是提高铋基光催化剂光催化性能的有效途径。在本研究中，通过在BiFeO3纳米纤维表面原位生长Bi2O3纳米片，然后通过溶剂热法在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中还原不同的时间，成功合成了具有丰富氧空位的Bi2O3/BiFeO3异质结纳米纤维。系统地优化了复合比率和氧空位浓度。结果表明，当BiFeO3:Bi2O3的摩尔比=1:1并在DMF中溶剂热还原3小时的最佳复合材料可在120分钟内完全降解盐酸四环素（TC）溶液，其光降解速率分别为纯BiFeO3和Bi2O3的8.7和5.4倍。这种增强可归因于界面处形成的p-n异质结和表面产生的氧空位的协同效应，显着增加了可见光的吸收，抑制了光生电子-空穴对的复合，加速了光生电荷的分离和转移。此外，所制备的富氧空位Bi2O3/BiFeO3异质结纳米纤维具有良好的循环稳定性和磁分离能力，在实际污水处理中具有潜在的应用价值。

图1.（a）不同复合比的Bi2O3/BiFeO3样品的X射线衍射图；（b）不同还原时间的Bi2O3/BiFeO3复合样品的X射线衍射图；（c）BiFeO3、4Vo-BiFeO3、Bi2O3和4Vo-Bi2O3样品的X射线衍射图。

图2.不同放大倍数下样品的SEM图像：（a,b）BiFeO3和（c,d）BFB3。

图3.（a,b）不同放大倍数下3Vo-BFB3复合样品的SEM图；（c）3Vo-BFB3样品的TEM和（d）HRTEM图像。

图4.SEM映射图像：（a）元素叠加和扫描区域（插图），（b）Bi，（c）Fe和（d）O；（f）3Vo-BFB3样品的能量色散谱。

图5.（a）3Vo-BFB3、2Vo-BFB3、1Vo-BFB3和BFB3，（b）3Vo-Bi2O3和Bi2O3，以及（c）3Vo-BiFeO3和BiFeO3的EPR谱；（d）BiFeO3、Bi2O3、3Vo-BiFeO3和3Vo-Bi2O3样品的X射线衍射图。

图6.纯BiFeO3、Bi2O3、BFB3和3Vo-BFB3的XPS光谱：（a）全扫描，（b）Bi4f，（c）Fe2p和（d）O1s。

图7.（a）BiFeO3、Bi2O3和Bi2O3/BiFeO3复合样品的TC降解性能；（b）不同氧空位浓度下Bi2O3/BiFeO3复合样品的TC降解性能；（c）BiFeO3、3Vo-BiFeO3、Bi2O3、3Vo-Bi2O3、BFB3和3Vo-BFB3的TC降解性能；（d）TC降解的拟一级动力学拟合；（e）不同样品光降解TC的反应速率常数k。

图8.（a）3Vo-BFB3五个循环期间的TC降解性能；（b）五个循环前后3Vo-BFB3的XRD图谱；（c）纯BiFeO3纳米纤维和3Vo-BFB3异质结的磁化曲线；（d）3Vo-BFB3样品的磁分离照片。

图9.（a）所得样品的UV-Vis吸收光谱；（b）BiFeO3和3Vo-BiFeO3的（αhν）2与（hν）曲线；（c）Bi2O3和3Vo-Bi2O3的（αhν）1/2-（hν）曲线；（d）所得样品的光致发光（PL）光谱。

图10.（a）所得样品的瞬态光电流响应和（b）电化学阻抗谱。

图11.（a）3Vo-BFB3在可见光下降解TC的活性组分研究；（b,c）BiFeO3、3Vo-BiFeO3、Bi2O3和3Vo-Bi2O3样品的Mott-Schottky图；（d）BiFeO3、3Vo-BiFeO3、Bi2O3和3Vo-Bi2O3样品的能带结构示意图。

图12.具有氧空位的Bi2O3/BiFeO3异质结的拟议光催化机理。