有機物

(1) 結晶紫(Crystal Violet，簡稱CV)，由Tokyo Kasei Kogyo Co 公司提供(純 度99.9%，為試藥級) 。

(2) 酚(phenol)，島久藥品(純度99.0%，為試藥級)，為本研究中的降解物。

其基本物化特性顯示於表3.1。

表 3.1 有機物結構及相關資料

Dye Crystal Violet Structural formula Abbreviation CV

Molecular formula C

25

H

30

ClN

3

Molecular weight (gmol

^-1

) 407.98 λ

_max

(nm) 588 Solubility in water 16 g/l (25

°C

)

organic compounds phenol Structural formula Molecular formula C

6

H

5

OH

Molecular weight (gmol

^-1

) 94.11

λ

_max

(nm) 269.9

Solubility in water 9 g/100ml (25

°C

)

17

3.1.2 觸媒合成材料與儀器藥品：

(1) BiO

x

Cl

y

/

BiO_pBr_q、

BiO

x

Cl

y

/BiO

m

I

n、BiOpBr_q/BiO_mI_n觸媒 硝酸鉍( Bi(NO₃)₃‧5H₂O ): 純度>99%，Aldrich

氯化鉀(KCl): 純度>99%，島久藥品 溴化鉀(KBr): 純度>99%，KATAYAMA 碘化鉀(KI): 純度>99%，KATAYAMA 氫氧化鈉(NaOH): 純度>99%，島久藥品 硝酸 ( HNO₃ ): 純度>99%，島久藥品 Visble lamp; 20W, 東亞日光燈管

(2)

高效液相層析電灑質譜(HPLC-PDA-ESI-MS)分析藥品

CH

3

COONH

4

; Merck ACS

Ph Eur

Methanol; Merck LiChrosolv

^® Ph Eur

DI-Water; Prepared by Milli-Q water ion-exchange system

18

3.2 合成二元鹵氧化鉍光觸媒

BiO_xCl_y/BiO_pBr_q、BiO_xCl_y/BiO_mI_n、BiO_pBr_q/BiO_mI_n的製備方法，如圖 3.2。

圖 3.2 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q、BiO_xCl_y/BiO_mI_n、BiO_pBr_q/BiO_mI_n的製備方法

經瑪瑙研缽研磨後，得粉末 以60°C烘乾24h

0.45μm的濾膜過濾後，並用去離子水沖洗乾淨 放入Autoclave 於高溫爐中加熱

(110°C、160°C、210°C、260°C，12h) 攪拌30分鐘

加入3M之KCl、KBr、KI以不同比例均勻混合，表3.2 以NaOH調整pH值(pH=1, 4, 7, 10, 13)

0.005 mole Bi(NO ₃ ) ₃ ˖5H ₂ O + 5mL 4M HNO ₃

19

20 圖 3.3 Chromato-Vue 之 C-75 型照光箱

3.4 儀器與分析方法 3.4.1 分離與鑑定

HPLC-ESI-MS：Waters W3100 LC/MS系統：裝備有一個二進制泵浦、

光二極管陣列偵測器(PDA)、自動採樣器和微質量偵測器，用於分離與鑑定

CV染料降解的中間產物。並以PDA UV-Vis光譜儀Scinco S-3100系統：測定 二元鹵氧化鉍降解CV染料樣品溶液的殘留量。沖提液則為Solvent A-25 mM 醋酸銨(CH₃COONH₄, pH = 6.9)緩衝溶液0.1 M (pH 4.66)和Solvent B-甲醇 (CH₃OH)；流速為1 mL min^-1其中，分離管柱使用Atlantis TM dC18 column (250 mm × 4.6 mm i.d., dp = 5 μm)。分離條件如表 3.3。

21 A-DI water和Solvent B-甲醇(CH₃OH)；流速為1 mL min^-1其中，分離管柱使用 Atlantis TM dC18 column (250 mm × 4.6 mm i.d., dp = 5 μm)。分離條件如表

22

Microscopy, FE-SEM)：JEOL JSM-7401F，JEOL, JSM-6330F。

(2) X射線粉末繞射儀 (X-ray Powder Diffractometer, XRPD)：MAC Sience, MXP18 X-ray diffractometer with Cu Κα radiation (λ=1.54178 A)，使用 WAG廣角繞射(20-80度)，其工作電壓與電流為40 kV和80 mA，掃描速 度為每分鐘4度。

(3) 場 發 射 穿 透 式 電 子 顯 微 鏡 (Field Emission Transmission Electron Microscopy, FE-TEM):JEM-2100F。

(4) 電子能譜儀：高解析電子能譜儀(High resolution X-ray Photoelectron Spectrometer, HRXPS)：ULVAC-PHI XPS, PHI Quantera SXM。化學分析 電子光譜儀(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, ESCA)：Fison (VG) ESCA 210。

(5) 比表面積分析儀(BET, Micromeritics Gemini VII)。

(6) 紫外光/可見光擴散反射光譜儀(UV-Vis DRS, SCINCO S-3100) (7) 低溫陰極螢光分析系統(Crygenic Cathodoluminescence system,CL):

JEOL JSM7001F。

23

24

4.1 BiO

x

Cl

y

/BiO

p

Br

q

之材料表面特性分析及探討光催化降解結晶紫染 料的效率

4.1.1 X 光粉末繞射儀分析(XRD)

圖 4.1 顯示所製備的 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC1B2)樣品反應 pH 值為 1 時，

XRD 繞射峰經 BiOCl 的 XRD 繞射峰圖譜( JCPDS card no.85-0861 )和 BiOBr 的 XRD 繞射峰圖譜( JCPDS card no.73-2061 )比對，所有樣品顯示繞射峰尖

銳表示較高的結晶性，其比對結果在2θ=10°附近局部放大之後，可看出峰的

位置有小角度的移動，反應出 Br^-比 Cl^-有較大的離子半徑(1.96 vs. 1.81Å )，

得知在合成反應 pH 值為 1 時，BiOCl/BiOBr 單相結晶物質其化學成分可在 某一定範圍內變化，而仍不改變其結晶構造為固態溶液(solid solution)【40】。

25

圖 4.1 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC1B2)光觸媒經不同溫度水熱合成後之 XRD 繞射 圖譜(水熱溫度:110-260°C, pH 值:1, 水熱時間:12 h)

26

圖 4.2 顯示所製備的 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q樣品反應溫度為 BC1B2-4-110-12 和 BC1B2-4-160-12 時，XRD 繞射峰經 BiOCl 的 XRD 繞射峰圖譜( JCPDS card

no.85-0861 )和 BiOBr 的 XRD 繞射峰圖譜( JCPDS card no.73-2061 )比對，比

對結果在 2θ=10°附近局部放大之後，可看出峰的位置有小角度的移動，

BiOCl/BiOBr 為固態溶液。BC1B2-4-210-12 和 BC1B2-4-260-12 時，樣品為 Bi₂₄O₃₁Cl₁₀ ( JCPDS card no.75-0887 )和 Bi₂₄O₃₁Br₁₀ ( JCPDS card no.75-0888 ) 混合結晶相，改變水熱溫度，隨溫度增加，結晶相從 BiOCl 與 BiOBr 變成 Bi₂₄O₃₁Cl₁₀與 Bi₂₄O₃₁Br₁₀混合結晶相。

圖 4.2 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC1B2)光觸媒經不同溫度水熱合成後之 XRD 繞射 圖譜(水熱溫度:110-260°C, pH 值:4, 水熱時間:12 h)

27

圖 4.3 顯示所製備的 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q樣品為 BC1B2-7-110-12 時，樣品 為 BiOCl ( JCPDS card no.85-0861 )和 Bi₄O₅Br₂ (JCPDS card no. 37-0699) 混 合結晶相，Bi₄O₅Br₂顯示在2θ 等於 9.6°，19.2°，24.3°，24.6°，29.5°，29.7°，

31.7°，31.8°，43.6°及 45.5°附近出現繞射峰，樣品 BC1B2-7-160-12 為 Bi₄O₅Br₂ (JCPDS card no. 37-0699) 和 Bi₂₄O₃₁Cl₁₀ ( JCPDS card no.70-4761 )混合結晶 相，結晶性較差。樣品 BC1B2-7-210-12 和 BC1B2-7-260-12 為 Bi₂₄O₃₁Cl₁₀

( JCPDS card no. 70-4761)和 Bi₂₄O₃₁Br₁₀ ( JCPDS card no.75-0888 ) 混合結晶 相。

圖 4.3 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC1B2)光觸媒經不同溫度水熱合成後之 XRD 繞射 圖譜(水熱溫度:110-260°C, pH 值:7, 水熱時間:12 h)

28

圖 4.4 顯 示 所 製 備 的 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q 樣 品 為 BC1B2-10-110-12 、 BC1B2-10-160-12 與 BC1B2-10-210-12 時，樣品為 Bi₂₄O₃₁Br₁₀ ( JCPDS card no.75-0888 ) 和 Bi₃O₄Cl (JCPDS card no. 36-0760 ) 混 合 結 晶 相 ， 樣 品 BC1B2-10-260-12 為 Bi₁₂O₁₇Cl₂ ( JCPDS card no. 37-0702)和 Bi₂₄O₃₁Br₁₀ ( JCPDS card no.75-0888 ) 混合結晶相。

圖 4.4 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC1B2)光觸媒經不同溫度水熱合成後之 XRD 繞射 圖譜(水熱溫度:110-260°C, pH 值:10, 水熱時間:12 h)

圖 4.5 顯示所製備的 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC1B2-13)樣品反應溫度為 110、

160、210、260°C 時，XRD 繞射峰經 α-Bi₂O₃的 XRD 繞射峰圖譜( JCPDS card no.76-1730 )比對，顯示在 2θ 等於 24.6°，25.8°，27.0°，27.4°，28.1°，33.2°，

33.3°及 48.7°附近出現繞射峰，比對結果一致。

29

圖 4.5 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC1B2)光觸媒經不同溫度水熱合成後之 XRD 繞射 圖譜(水熱溫度:110-260°C, pH 值:13, 水熱時間:12 h)

圖 4.6 顯示所製備的 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC2B1-1)樣品反應溫度為 110、

160、210、260°C 時，XRD 繞射峰經 BiOCl ( JCPDS card no.85-0861)比對，

顯示在2θ 等於 25.9°，32.5°，33.5°，40.9°，46.7°，49.7°，54.1°，55.1°及 58.8°

附近出現繞射峰，比對結果一致，所有樣品顯示繞射峰尖銳表示結晶性較 好。

30

圖 4.6 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC2B1)光觸媒經不同溫度水熱合成後之 XRD 繞射 圖譜(水熱溫度:110-260°C, pH 值:1, 水熱時間:12 h)

圖 4.7 顯示所製備的 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC2B1-4)樣品反應溫度為 110、

160、210、260°C 時，XRD 繞射峰經 BiOCl ( JCPDS card no.85-0861)和 BiOBr ( JCPDS card no.73-2061)比對，BiOCl 顯示在 2θ 等於 25.9°，32.5°，33.5°，

40.9°，46.7°，49.7°，54.1°，55.1°及 58.8°附近出現繞射峰，BiOBr 顯示在 2θ 等於 10.9°，25.3°，31.8°，32.3°，39.4°，46.3°，50.8°，56.3°及 57.3°附近出 現繞射峰，比對結果一致，樣品為 BiOBr 和 BiOCl 混合結晶相。

31

圖 4.7 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC2B1)光觸媒經不同溫度水熱合成後之 XRD 繞射 圖譜(水熱溫度:110-260°C, pH 值:4, 水熱時間:12 h)

圖 4.8 顯示所製備的 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC2B1)樣品為 BC2B1-7-110-12、

BC2B1-7-160-12 時，BiOCl ( JCPDS card no.85-0861)比對，BiOCl 顯示在 2θ 等於 25.9°，32.5°，33.5°，40.9°，46.7°，49.7°，54.1°，55.1°及 58.8°附近出 現繞射峰，比對結果一致為 BiOCl 結晶相。樣品為 BC2B1-7-210-12、

BC2B1-7-260-12 時，BiOCl ( JCPDS card no.85-0861)和 Bi₂₄O₃₁Cl₁₀ ( JCPDS card no.75-0887)比對，BiOCl 顯示在 2θ 等於 25.9°，32.5°，33.5°，40.9°，46.7°，

49.7°，54.1°，55.1°及 58.8°附近出現繞射峰，Bi₂₄O₃₁Cl₁₀顯示在2θ 等於 10.8°，

24.2°，24.3°，25.1°，29.2°，29.6°，30.2°，31.9°及 32.1°附近出現繞射峰，

比對結果一致為 Bi₂₄O₃₁Cl₁₀和 BiOCl 混合結晶相。

32

圖 4.8 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC2B1)光觸媒經不同溫度水熱合成後之 XRD 繞射 圖譜(水熱溫度:110-260°C, pH 值:7, 水熱時間:12 h)

圖 4.9 顯示所製備的 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC2B1)樣品為 BC2B1-10-110-12、

BC2B1-10-160-12 時，Bi₁₂O₁₇Br₂ ( JCPDS card no.37-0701)與 Bi₂₄O₃₁Cl₁₀ ( JCPDS card no.75-0887)比對，Bi₁₂O₁₇Br₂顯示在2θ 等於 26.1°，29.0°，30.0°，

32.4°，32.7°及 46.9°附近出現繞射峰，Bi₂₄O₃₁Cl₁₀顯示在2θ 等於 10.8°，24.2°，

24.3°，25.1°，29.2°，29.6°，30.2°，31.9°及 32.1°附近出現繞射峰，比對結 果一致為 Bi₂₄O₃₁Cl₁₀和 Bi₁₂O₁₇Br₂混合結晶相。樣品為 BC2B1-10-210-12、

BC2B1-10-260-12 時，Bi₁₂O₁₇Br₂ ( JCPDS card no.37-0701)與 Bi₃O₄Cl ( JCPDS card no.36-0760)比對，Bi₁₂O₁₇Br₂顯示在 2θ 等於 26.1°，29.0°，30.0°，32.4°，

32.7°及 46.9°附近出現繞射峰，Bi₃O₄Cl 顯示在 2θ 等於 9.4°，19.1°，21.2°，

33

22.2°，24.0°，24.3°，28.8°，29.1°，29.6°，31.4°，31.6°，35.7°及 35.8°附近 出現繞射峰，比對結果一致為 Bi₃O₄Cl 和 Bi₁₂O₁₇Br₂混合結晶相。

圖 4.9 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC2B1)光觸媒經不同溫度水熱合成後之 XRD 繞射 圖譜(水熱溫度:110-260°C, pH 值:10, 水熱時間:12 h)

圖 4.10 顯示所製備的 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC2B1-13)樣品反應溫度為 110、

160、210、260°C 時，XRD 繞射峰經 α-Bi₂O₃的 XRD 繞射峰圖譜( JCPDS card no.76-1730 )比對，顯示在 2θ 等於 24.6°，25.8°，27.0°，27.4°，28.1°，33.2°，

33.3°及 48.7°附近出現繞射峰，比對結果一致。

34

圖 4.10 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC2B1)光觸媒經不同溫度水熱合成後之 XRD 繞射 圖譜(水熱溫度:110-260°C, pH 值:13, 水熱時間:12 h)

35

36

37

穿透式電子顯微鏡用於研究樣品中的BiOBr、BiOCl之間的異質界面。圖4.11 顯示BiO_xCl_y/BiO_pBr_q (BC1B2-4-160-12)為不同的大小薄片組成，與SEM觀察 一致。此外，EDS圖譜顯示樣品含有Bi、O、Br和Cl元素。高分解析穿透式 電子顯微鏡影像顯示了兩個不同的晶格間距(d spacing)為0.272 nm和0.283

nm，對應晶格方向為BiOCl (1 1 0）和BiOBr（0 1 2）的平面，圖4.11顯示聚 焦束繞射(CBED)圖BC1B2-4-160-12為多晶相且結晶性較差，根據X射線繞射 圖譜的結果，BiOCl(JCPDS card no.85-0861)和BiOBr ( JCPDS card no.73-2061) 的混合晶相。

圖 4.11 BiOxCl_y/BiO_pBr_q (

BC1B2-4-160-12

)之 TEM-EDS 及聚焦束繞射 (CBED)圖

Element Weight% Atomic%

O K 2.17 18.65

38

4.1.3 掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)與能量散射光譜儀(EDS)分析

本實驗以水熱法合成二元鹵氧化鉍(BiOxCl_y/BiO_pBr_q)從FE-SEM-EDS觀 測分析BiOxCl_y/BiO_pBr_q經不同pH值水熱後樣品之表面特性，圖4.12及圖4.13 顯示依不同pH值水熱後之FE-SEM影像，放大倍率為一萬倍，在pH1、pH4、

pH7、pH10是以薄片狀所聚集的型態，平均顆粒大小為0.3-2.7μm左右，pH13 以塊狀所聚集而成且分佈較不均勻。藉由EDS的分析可以顯示，二元鹵氧化 鉍(BiOxCl_y/BiO_pBr_q)皆含有Bi、O、Cl及Br化學元素所組成如表4.3。

39

圖 4.12 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n(BC1B2)經不同 pH 值水熱後樣品之 FE-SEM-EDS 影像

BC1B2-1-110-12 BC1B2-4-110-12

BC1B2-7-110-12 BC1B2-10-110-12

BC1B2-13-110-12

40

圖 4.13 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n(BC1B2)經不同 pH 值水熱後樣品之 FE-SEM-EDS 影像

BC2B1-1-110-12 BC2B1 4-110-12

BC2B1-7-110-12 BC2B1-10-110-12

BC2B1-13-110-12

41

表 4.3 BiO_xCl_y/BiO_pBr_q經不同 pH 值樣品之 EDS、XPS 元素組成分析及 E_g 彙總表

Catalyst code EDS of atomic ratio(%) XPS of atomic ratio(%) E_g (eV)

42

由圖4.14 氮氣吸脫附圖屬於第三型等溫線圖為非多孔性(non-porous)或 大孔隙(macroporous)性物質在單層吸附尚未完成前，即進行多層吸附。可看

出遲帶環(hysteresis loop)相對壓力接近1(p/p₀ >0.8)，所以屬於H3【41, 42】。 圖4.15 孔徑分佈(pore-size distribution)圖可看出BiO_xCl_y/BiO_mBr_n (BC1B2)之 樣品大多屬於大孔隙，表4.4顯示樣品之脫附平均孔徑大小pH1(44.2 nm)、

pH4(34.7 nm)、pH7(36.7 nm)、pH10(44.8 nm)、pH13(106.1 nm)。

表 4.4 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n水熱處理製備觸媒之 BET 分析表

Catalyst code BET (m²/g) Pore size (Å ) Pore volume (cm³/g) BC1B2-1-110-12 5.5115 441.847 0.065463 BC1B2-4-110-12 12.1090 347.449 0.123251 BC1B2-7-110-12 7.9006 366.648 0.078500 BC1B2-10-110-12 10.0517 447.969 0.122263 BC1B2-13-110-12 0.0157 1061.752 0.008696

BC2B1-1-110-12 7.6938 - -

BC2B1-4-110-12 12.9251 - -

BC2B1-7-110-12 5.6319 - -

BC2B1-10-110-12 8.9718 - -

BC2B1-13-110-12 6.3875 - -

BC3-1-110-12 5.8928 577.069 0.065808 BB3-1-110-12 4.9660 401.897 0.052707

43

圖 4.14 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n(BC1B2)經不同 pH 值水熱後樣品之氮氣吸脫附圖

44

圖 4.15 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n(BC1B2)經不同 pH 值水熱後樣品之孔徑分佈圖

4.1.5 擴散反射式紫外-可見光光譜儀(UV-Vis DRS)

藉由UV-Vis DRS分析可以得到本實驗所製備之二元鹵氧化鉍(BC1B2) 觸媒對於不同波長光源之吸收效率，掃描範圍由200nm至700nm，並藉由量 測光觸媒的吸收率(Absorbance)，進而推算光觸媒光學能隙值(Optical Band gap) ， 如 圖 4.16 ， 其 中 n 取 決 於 半 導 體 電 子 躍 遷 的 特 性 【 n=1 為 direct transition(直接躍遷), n=4為indirect transition(間接躍遷)】，因為BiOCl與BiOBr 同為Indirect model所以其電子躍遷為間接躍遷，n=4，可得αhν = A(hν-Eg) ^n/2， 利用(αhν)^1/2對hν作圖即可得間接能隙值。結果顯示觸媒BC2B1-1-110-12、

45

BC1B2-1-110-12、BC3-1-110-12 BB3-1-110-12光學能隙值各別為2.82 eV、

2.76 eV、3.10 eV、2.61 eV。

由 圖 4.17 為 推 算 BiOCl 與 BiOBr 之 價 帶 (valence band; VB) 與 傳 導 帶 (conduction band; CB)，根據下列公式:

其中 為價帶(VB)電位、 為傳導帶(CB)電位、 為半導體的電負度 (BiOCl和BiOBr之電負度約為6.34 eV和6.18eV) 【32, 37】、 約為4.5eV。

BiOBr之光激發電子會傳遞至BiOCl的傳導帶(CB)，而BiOBr在可見光照射下

BC3-1-110-12 BB3-1-110-12光學能隙值各別為2.76 eV、2.73 eV、2.15 eV、

2.18 eV、2.54 eV、3.10 eV、2.61 eV。BiO_xBr_y/BiO_mI_n觸媒對降解CV染料具 有較高的光催化活性，因此BiO_xCl_y/BiO_mBr_n異質結構形成可有效地抑制光生

46 電子-電洞對的結合。

圖 4.16 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n(BC1B2)經不同 pH 值水熱後樣品之 UV-Vis DRS 圖

圖 4.17 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n經不同 pH 值水熱後樣品之 Tauc plot 圖

47

48

圖譜，此與圖 4.16 分析相符。由圖 4.20 指出，觸媒樣品 BC1B2-4-110-12 的 圖譜強度最弱，這也表示其電子電洞的再結合率低，因此可以推論其具有良 好的光催化降解活性。並且可以說明 BC1B2-4-110-12 的異質結構可以有效 的延遲電子電洞的再結合，而促進光催化降解反應。

圖 4.19 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n(BC2B1)經不同 pH 值水熱後樣品之 CL 圖譜

49

圖 4.20 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n(BC1B2)經不同 pH 值水熱後樣品之 CL 圖譜

4.1.7 高解析電子能譜儀(HRXPS)

本研究以 XPS 來分析 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n經不同溫度水熱合成後樣品之表 面化學鍵結情形，以探討不同 pH 值水熱後之樣品的差異。圖 4.21-22 顯示

BiO_xCl_y/BiO_mBr_n經不同 pH 值水熱合成後樣品之 Bi 4f、O 1s、Cl 2p、Br 3d 的鍵結能(binding energy)，鍵結能(Bi 4f_5/2)=159.2eV 處則顯示 Bi 的三價氧化 態的特性峰，而在皆可發現在鍵結能(Bi 4f_7/2)=156.3eV 處出現另一自旋軌域 的雙吸收峯，推測此可能為部份的 Bi³⁺─X(X=Cl, Br)存在的價態導致，O1s 的區帶由 Bi-O (529.7 eV)組態組成，顯示此時 Bi 存在的化學環境多為 Bi₂O₂ layer 的層狀結構。在鍵結能(Br 3d_3/2)=69.3 eV 及 BE (Br 3d_5/2)=68.3 eV 係來

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自於 Br 氧化態【44】。在鍵結能(Cl 2p_1/2)=199.6 eV 及鍵結能(Cl 2p_3/2)=197.6

eV 係來自於 Cl 氧化態【45】。BiO_xCl_y/BiO_pBr_q經不同 pH 值樣品之 XPS 元 素組成分析，如表 4.3 顯示 Bi、O、Cl、Br 之元素含量比例，隨著 pH 值增 加 Cl、Br 之元素含量比例逐漸減少。

(a)

51

(b)

(c)

52

圖 4.21 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n (BC1B2)經不同 pH 值水熱後樣品之 XPS 圖譜(a) 全 譜圖; (b) Bi 4f; (c) O 1s; (d) Cl 2p; (e) Br 3d

(d)

(e)

53

(b)

(a)

54

(c)

(d)

55

圖 4.22 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n (BC2B1)經不同 pH 值水熱後樣品之 XPS 圖譜(a) 全 譜圖; (b) Bi 4f; (c) O 1s; (d) Cl 2p; (e) Br 3d

4.1.8 探討 BiOCl

_x

Br

_y可見光光催化降解 CV 染料之效率

利用水熱法合成BiOCl_xBr_y可見光光觸媒降解CV染料(10 mgL^-1)，並找出 最佳的光催化降解效果。由圖4.23-30的結果顯示，BiOCl_xBr_y(BC1B2-7-260-12) 的光催化降解CV染料的效果最佳，而BiOCl_xBr_y(BC1B2-13)對於染料降解的 效果最差。

降解效率之計算公式【43】: efficiency(%)=(C₀-C)/C₀ × 100%

C₀ 為CV染料之起始濃度，C 為各段照光時間之個別濃度。

pseudo-first-order根據Langmuir-Hinshelwood (L-H) kinetics model應用於

(e)

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光催化降解過程，了解降解CV染料的定量分析【46-49】，公式如下:

ln𝐶₀ 𝐶 kt

k為pseudo-first-order速率常數(h^-1)，C₀為CV染料初始濃度(mg/L)，C為 每次時間CV染料水溶液的濃度。計算出pseudo-first-order速率常數(h^-1)如表 4.5，k值為0.0136~0.0764 h^-1。

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圖 4.23 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n(BC2B1)經不同 pH 值水熱後樣品之效率圖(pH 值:

圖 4.23 BiO_xCl_y/BiO_mBr_n(BC2B1)經不同 pH 值水熱後樣品之效率圖(pH 值:

在文檔中 二元鹵氧化鉍可見光觸媒之合成及其光催化降解有機物之研究 (頁 29-0)