在模拟阳光下制备具有优异光催化性能的 CdTe QD/BiOI 促进的 TiO2 空心微球

背景

由于具有节能环保等优点，半导体光催化在环境保护方面越来越受到关注。光触媒可用于自清洁、水处理、空气净化和抗菌等各个方面[1, 2]。其中，由于成本低、稳定性好、无毒等优点[3]，二氧化钛(TiO2)得到了广泛的研究。但其禁带宽度较宽，电荷复合速度较快，因此只能利用太阳光谱的一小部分，限制了光转换效率[4]。

为了提高二氧化钛的可见光光催化效率，已经采用了各种策略，包括离子掺杂、贵金属负载、异质结构建和敏化 [5,6,7,8]。在这些策略中，与窄带隙半导体耦合形成的异质结被认为是同时改善可见光响应和减少电荷复合的最有效方法之一[9]。

卤氧化铋由于具有 [Bi2O2] ²⁺ 的各向同性层状结构，具有成本低、稳定性好、光响应范围广等优点而备受关注[10, 11] 由 X ⁻ 插入的层 离子（X =F、Cl、Br、I）[12]。在卤氧化铋中，带隙最小的 BiOI (1.72–1.9 eV) [13] 已被证明是一种有效的可见光光催化剂，可用于降解 RhB [14] 和 MO [15]。 [Bi2O2] ²⁺ 之间的内电场 而我 ⁻ 层可以促进光生电荷的分离并增强光催化活性[16]。尽管导带和价带电位都介于 TiO2 之间，但当费米能级达到平衡时，通过将 p 型 BiOI 和 n 型 TiO2 耦合在一起，可以形成 II 型异质结，从而使 BiOI 的导带电子迁移到 TiO2。 17]。迄今为止，尽管人们致力于开发二元异质结构光催化剂，但有限的可见光响应和较低的电荷分离效率仍然是绊脚石。

为了解决上述问题，已经开发了多组分异质结系统。碲化镉 (CdTe) 作为一种重要的 p 型 II-VI 化合物半导体，因其 1.44 eV 的直接带隙 [18] 和太阳光谱中较大的光吸收系数 [19] 而备受关注。 CdTe 量子点 (CdTe QD) 已广泛用于修饰各种半导体：Feng 等人。 [20] 通过脉冲电沉积法合成了 CdTe 修饰的 TiO2 纳米管阵列，结果表明 CdTe/TiO2 纳米管阵列（CdTe/TiO2 NTAs）比裸 TiO2 NTAs 表现出优异的光催化性能；刘等人。 [21] 报道了通过热浴法合成 CdTe/ZnO 纳米复合材料，结果表明 CdTe/ZnO 对罗丹明 B 的光催化活性优于裸 ZnO。然而，除了二元异质结构光催化剂外，CdTe QDs修饰的三元异质结构TiO2/BiOI可能表现出迷人的光催化性能，值得进一步研究。

在目前的工作中，通过两步法制备了 CdTe QDs/BiOI 修饰的 TiO2 用于光催化应用，并应用实心和空心 TiO2 微球作为前驱体。此外，还详细研究了TiO2/CdTe/BiOI复合材料的结构演变以及CdTe和BiOI在光催化过程中的协同作用。

方法

材料

异丙醇钛 (TTIP, 97%) 和五水硝酸铋 (AR, 99.0%) 购自 Macklin Inc. 氯化镉半五水合物 (CdCl2·2.5H2O, 99.0%)、亚碲酸钠 (Na2TeO3, 98.0%), N -乙酰-L -半胱氨酸 (98.0%)、硼氢化钾 (KBH4, 97%)、氢氧化钠 (NaOH, 96.0%)、硝酸钾 (KNO3, 99%)、溴化钾 (KBr, 99%)、盐酸 (HCl, 36– 38%)、双氧水（H2O2，30%）、乙二醇、无水乙醇均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司

TiO2 固体微球和空心微球的合成

在典型的程序中，将 0.8 mL KNO3 溶液 (0.1 mol/L) 溶解在 200 mL 乙醇中。然后，将4.4 mL TTIP加入上述溶液中并搅拌直至产生白色沉淀。陈化12 h，将得到的白色悬浮液离心，用去离子水和乙醇洗涤数次，得到无定形TiO2（TiO2·nH2O）。再经60 ℃干燥12 h，450 ℃焙烧2 h，即可得到TiO2固体微球(TiO2(S))。

至于 TiO2 空心微球，它们是通过水热工艺制造的。通常，将 TiO2·nH2O（200 mg）分散到 40 mL 的 0.05 wt% H2O2 中并搅拌 10 分钟。然后，将 480 mg NaOH 粉末溶解在上述悬浮液中，并将混合物转移到衬有聚四氟乙烯的高压釜中，并在 180 °C 下保持 4 小时。收集沉淀物，然后浸入盐酸（0.1 mol/L）中。用去离子水洗涤数次后，按上述步骤干燥、煅烧，得到TiO2空心微球，标记为TiO2(H)。

用 CdTe QD 修饰的 TiO2 球体的合成

将 TiO2 粉末（2.0 g）分散在 40 mL 去离子水中，然后将 97.9 mg N -乙酰-L 随后以30 分钟的间隔将β-半胱氨酸、114.2 mg CdCl2·2.5H2O和178 mg KBH4加入混合物中。之后，以5 mL/min的速度将10 mL Na2TeO3(0.01 mol/L)水溶液加入上述混合物中。然后，在30 分钟内将系统温度升至100 °C并回流6 小时。最后，产物用水和乙醇洗涤数次，在60 ℃下干燥12 h，产物标记为TiO2/CdTe。

TiO2/CdTe/BiOI 三元复合材料的制备

简而言之，将上述获得的 TiO2/CdTe 粉末（258 mg）分散在 10 mL EG 中，形成白色悬浮液。然后，将通过将 627.6 mg Bi(NO3)3 溶解在 28 mL EG 中制备的 Bi(NO3)3 溶液在 15 分钟内滴入上述悬浮液中。然后，将含有 214.8 mg KI 和 24 mL EG 的溶液滴入之前的混合物中。搅拌1 小时后，将黄色溶液转移到衬有聚四氟乙烯的高压釜中，并在80 °C下保持3 小时。收集所得沉淀物，用乙醇和去离子水充分洗涤，干燥，标记为TiO2/CdTe/BiOI。

通过类似方法在上述溶液中加入单组分TiO2得到二元TiO2/BiOI异质结构。

特征化

X 射线衍射 (XRD) 图案是在装有 Cu Kα 辐射的 Rigaku D-MAX2500 X 射线衍射仪上获得的。使用 JSM-6700F 场发射扫描电子显微镜（JEOL，日本）获得扫描电子显微镜（SEM）。在 JEM-2100 显微镜（JEOL，日本）上以 200 kV 的加速电压获得样品的透射电子显微镜（TEM）图像。使用表面积和孔径分析仪（NOVA 1000e，Quantachrome Instruments）在77 K下测量氮吸附/解吸等温线，并应用Brunauer-Emmett-Teller（BET）方法来评估比表面积。 X 射线光电子能谱 (XPS) 分析在 XSAM800 (Kratos Corporation, UK) 上进行，具有 Al Kα (1486.6 eV) 消色差 X 射线源。使用紫外-可见分光光度计（CARY500UV，Varian）获得光吸收光谱和漫反射光谱（DRS）。使用 Shimadzu RF-5301 记录光致发光光谱，激发波长为 365 nm。瞬态光电流由电化学工作站（CHI760E，上海晨华，中国）采用标准三电极系统进行分析，该系统以催化剂沉积的FTO玻璃为工作电极，Pt为对电极，SCE为电解液中的参比电极。 0.5 M Na2SO4。

光催化性能

使用500 W氙弧灯作为光源，基于甲基橙（MO）的降解来测试合成复合材料的光催化活性。在此，将 140 mg 的光催化剂加入到石英烧杯中的 50 mL MO 溶液 (5 mg/L) 中。在光照之前，将悬浮液在暗室中搅拌 30 min，以实现光催化剂和 MO 溶液之间的吸附-解吸平衡。然后将混合物照射 180 分钟，并每隔 45 分钟取样 4 mL 溶液等分试样。将混合物在 8000 rpm 下离心 3 分钟，以从上清液中除去催化剂。在光催化剂的稳定性测试中，样品在每个循环后用去离子水洗涤，然后加入到新的 MO 溶液中进行下一个循环。采用紫外-可见分光光度计（CARY500UV，Varian）监测MO的残留浓度，并通过比较465 nm处的最大吸收来定量分析降解百分比。

通常，孔 (h ⁺ ), 电子 (e ⁻ ), 超氧自由基 (•O ⁻ 2)，并且在辐照下半导体光催化体系中会产生羟基自由基(•OH)。对光致活性物质进行了自由基清除试验。清除实验与光催化分解试验相似，其中乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA-2Na，2 mmol/L）、溴酸钾（KBrO3，10 mmol/L）、苯醌（BQ，1 mmol/L）和异丙基酒精（IPA，10 mmol/L）用于清除h ⁺ , e ⁻ , •O ⁻ 2, 和 •OH 反应性物种。

结果和讨论

图 1 显示了 TiO2、TiO2/CdTe、TiO2/BiOI 和 TiO2/CdTe/BiOI 的粉末 X 射线衍射图。注意到在所有样品中都可以提取出TiO2特征峰，在25.5°、37.8°、48.8°、53.5°和55.6°处2θ值的峰可以索引为（101）、（004）、 (200) 和 (105)、(211) 锐钛矿面 (JCPDS #84-1285) [22]。从图 1c、d 所示的图案中，除了 TiO2 的峰外，还显示了 2θ 处的 29.7°、31.7°、45.5° 和 51.3° 的衍射峰，这与四方 BiOI (JCPDS #73-2062) 一致[23]。然而，BiOI 的峰在 TiO2/BiOI 中比在 TiO2/CdTe/BiOI 中明显得多。对于 TiO2/CdTe（图 1b），由于微晶尺寸小或 CdTe QD 的用量很小，因此在 XRD 图中没有发现除 TiO2 之外的其他峰。

a的XRD图谱 裸二氧化钛，b TiO2/CdTe，c TiO2/BiOI 和 d TiO2/CdTe/BiOI

二元 TiO2/CdTe 和三元 TiO2/CdTe/BiOI 的外部形貌使用 SEM 进行表征，如图 2 所示。所有 TiO2 基复合材料的整体观察呈现球形形貌，直径约为 200-400 nm和片状 BiOI 沉积在 TiO2 球体表面，除了图 2a 所示的 TiO2/CdTe。图 2b 中显示的 TiO2(S)/CdTe/BiOI 的 SEM 图像显示出与 TiO2(S)/CdTe 类似的情况，并且 TiO2(S) 球体被大量具有相对规则形态的 BiOI 薄片覆盖。然而，TiO2(H)/CdTe/BiOI 的情况完全不同，其中颗粒具有不同尺寸和菜花状表面的不均匀形态，如图 2c、d 所示。此外，由于TiO2(H)的粗糙表面，BiOI薄片似乎更容易附着在TiO2(H)/CdTe上，在放大视图中可以识别出TiO2(H)基体的原始空心结构。 <图片>

a 的 SEM 图像 TiO2(S)/CdTe, b TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 c –d TiO2(H)/CdTe/BiOI

TEM 图像可以进一步了解三元 TiO2/CdTe/BiOI 的结构演变，如图 3 所示。在图 3a 中可以清楚地观察到尺寸均匀且分散良好的固体球形 TiO2，还有一些微小的颗粒在该地区发现。对应于 TiO2 的 (004) 面和 CdTe 的 (111) 面的 0.238 nm 和 0.33 nm 的晶格间距可以在图 3b 中确定，表明在 TiO2 球体和 CdTe QD 之间形成了异质结。从图 3c 可以看出，许多薄片附着在固体球形 TiO2 表面，图 3d 中晶格边缘为 0.282 nm，与 BiOI 晶体的 [110] 方向一致。此外，界面的放大也证明了 TiO2(S)/CdTe/BiOI 中存在 CdTe QD 和 BiOI 薄片。相比之下，图 3e 展示了 TiO2(H)/CdTe/BiOI，它以聚集的空心球的形态出现，没有明显的片状颗粒附着。这种现象意味着 BiOI 成分可能包含更多更小的颗粒，因为由大量初级 TiO2 纳米颗粒组成的 TiO2(H) 球体的巨大表面分散了成核位点。同样，界面的放大视图证实了异质结构三元 TiO2(H)/CdTe/BiOI 复合材料的存在，如图 3f 所示，并且可以清楚地发现 CdTe 的 (111) 晶面和 BiOI 的 (002) 晶面.

a 的 TEM 图像 –b TiO2(S)/CdTe, c –d TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 e –f TiO2(H)/CdTe/BiOI

图 4 显示了三元 TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 TiO2(H)/CdTe/BiOI 异质结构的氮吸附/解吸等温线。根据 IUPAC [24] 的分类，两条等温线都表现出与 IV 型等温线相似的特征。然而，TiO2(S)/CdTe/BiOI 具有 0.4-0.8 范围内的 H2 型磁滞回线 [25]，这表明通过直接煅烧积累了均匀的 TiO2 晶粒，而 TiO2(H)/CdTe/BiOI 具有由于桩孔引起的 H3 型磁滞回线来源于水热纳米片或纳米管前驱体 [10]，结果与 SEM 和 TEM 图像一致。此外，TiO2(S)/CdTe/BiOI和TiO2(H)/CdTe/BiOI的比表面积分别为77.7和91.6 m ² g ⁻¹ 使用 Brunauer-Emmett-Teller (BET) 方法。 TiO2(H)/CdTe/BiOI微球相对较大的表面积可以为反应物分子的吸附提供更多的活性位点，从而产生更有效的光催化性能。

a的氮吸脱附等温线 TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 b TiO2(H)/CdTe/BiOI

根据上面的讨论，TiO2/CdTe/BiOI异质结构的演变可以用方案1来说明。或者，无定形TiO2微球也可以通过简单的煅烧程序直接转化为TiO2固体微球。在随后的水热过程中，预先存在的 TiO2/CdTe QD 微球可以作为 BiOI 结晶的成核位点，从而同时形成三元 TiO2/CdTe/BiOI 异质结构。众所周知，BiOI 具有固有的快速成核速率和生长速率；结果，尺寸较大、数量较少的BiOI颗粒在TiO2(S)上形成，呈片状，沿[110]方向生长。然而，在 TiO2(H) 微球的情况下，BiOI 结晶具有更大的表面积，BiOI 颗粒往往以尺寸相对较小且数量丰富的形式存在。因此，SEM和TEM结果表明，TiO2微球的表面形貌决定了BiOI颗粒的形状和形态。

从非晶TiO2到TiO2/CdTe/BiOI异质结构的结构演变

采用 XPS 研究所制备样品的表面电子态和化学成分，结果如图 5 所示。从 XPS 测量谱可以看出，TiO2/CdTe/BiOI 含有 Ti、O 、Bi、I、Cd 和 Te 元素。图 5b 显示 Ti 2p 的高分辨率 XPS 光谱中对应于 458.5 eV 和 464.2 eV 的结合能的峰归因于 Ti 2p3/2 和 Ti 2p1/2，这表明 Ti(IV) 氧化态 [26 ]，并且测得的 5.7 eV 的结合能 (BE) 分离与 TiO2 一致 [27]。然而，Ti 2p1/2 和 Ti 2p3/2 对 TiO2/CdTe 和 TiO2/CdTe/BiOI 的结合能分别为 457.5 和 463.3 eV，与裸露的相比，两者都向较低能量区域移动了约 0.8 eV。 TiO2，进一步证明了 CdTe 和 TiO2 之间的强相互作用。 O 1 s 核心能级谱（图 5c）在 529.5 eV 附近与裸 TiO2 样品中的晶格 O 相关，这与 Ti-O 键有关 [28]。值得一提的是，TiO2/CdTe 和 TiO2/CdTe/BiOI 样品中 O 1 s 峰的结合能较低表明氧离子丢失 [27]，这可归因于 CdTe 的部分氧化在二氧化钛上。该结果与 Ti 2p 的位移非常吻合，暗示了异质结中 TiO2、BiOI 和 CdTe 之间界面的形成。 Te 3d5/2 光谱（图 5e）揭示了碲在 BE 的两种状态，分别为 564.1 eV 和 577.1 eV，这是 CdTe 的特征。

一 TiO2、TiO2/CdTe、TiO2/CdTe/BiOI 样品的 XPS 扫描光谱。 b –d Ti、O和Te的高分辨率XPS光谱

由于光吸收特性被认为对多组分半导体至关重要，TiO2(S)、TiO2(S)/CdTe、TiO2(S)/BiOI、TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 TiO2 的光吸收光谱(H)/CdTe/BiOI 如图 6a 所示。制备的 TiO2 显示出与商业 P25 相似的趋势，表明具有典型的紫外线响应特性。对于二元和三元复合材料，TiO2(S)/CdTe/BiOI 在可见光区比 TiO2(S)/CdTe 和 TiO2(S)/BiOI 具有更明显的吸收，反映了组分之间的增强连接CdTe QD 加载。并且TiO2(S)/CdTe/BiOI在可见光区的吸收比TiO2(H)/CdTe/BiOI稍弱；我们将这种现象归因于上述中空结构的 TiO2 微球的分散效应。插入图像显示了 (Ahv) 的 Tauc 图 ^1/2 相对于 hv 的样本。 TiO2(S)、TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 TiO2(H)/CdTe/BiOI 的带隙是通过将直线外推到横坐标轴估计的，估计为 3.02 eV、2.57 eV 和 2.45 eV ， 分别。值得注意的是，无论蓝移 0.12 eV，TiO2(S)/CdTe/BiOI 都显示出与 TiO2(H)/CdTe/BiOI 不同的小凸起，这表明大 BiOI 颗粒的分布不均匀，如上面暗示的 SEM 结果。

一 所有样品的 UV-Vis 漫反射光谱和相应的 TiO2(S)、TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 TiO2(H)/CdTe/BiOI 样品的 Tauc 曲线。 b TiO2(S)、TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 TiO2(H)/CdTe/BiOI 样品在频率为 1 KHz 的 0.5 M Na2SO4 中的 Mott-Schottky 图

为了进一步了解两种光催化剂的电子性质和结构，电化学莫特-肖特基实验在 0.5 M Na2SO4 中进行，如图 6b 所示。从图 6b 中，所有样品在 Mott-Schottky 图中都显示出正斜率，表明制备的复合材料是明显的 n 型半导体 [29, 30]。并且样品的导带位置（CB）能量可以近似等于平带电位（E fb) 通过外推 X Mott-Schottky 图中线性部分的截距。 E 的价值 发现 TiO2(S)、TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 TiO2(H)/CdTe/BiOI 的 fb 为 - 0.76 V（vs SCE）、- 0.80 V（vs SCE）和 - 0.85 V （相对于 SCE），分别。由于我们在 Mott-Schottky 测量中使用的 SCE 具有 - 0.24 V 与 NHE [31] 的值，因此 TiO2(S)、TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 TiO2(H)/CdTe/BiOI 的 CBM可以计算出样品分别为 - 0.52 V (vs NHE)、- 0.56 V (vs NHE) 和 - 0.6 V (vs NHE)，这比 O2/•O ^{- 的还原电位更负} 2 (E ⁰ (O2/•O ⁻ 2) =− 0.33 V vs NHE)。此外，结合图 6 中的带隙值，价带最大值 (VBM) 分别位于 2.5 V (vs NHE)、2.01 V (vs NHE) 和 1.85 V (vs NHE)。

图 7a 显示了 MO 在没有催化剂和不同光催化剂的溶液中的光催化降解。可以清楚地看出，TiO2固体微球和P25在模拟日光下光催化活性较差，降解是由来自光源的少量紫外线部分引起的。相比之下，TiO2(S)/BiOI和TiO2(S)/CdTe的光催化性能略有增强，经过180 min照射后，MO去除率分别达到46.3%和57.5%。值得注意的是，由于二元可见光的协同作用，对于 TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 TiO2(H)/CdTe/BiOI，MO 的光催化降解率分别在 180 min 和 90 min 内达到 88.4% 和 99.7%。响应组分 BiOI 和 CdTe QD。此外，比 TiO2(S)/CdTe/BiOI 更有效的 TiO2(H)/CdTe/BiOI 可能是由于比表面积稍大 (91.6 m ² g ⁻¹ 超过 77.7 m ² g ⁻¹ ） 正如刚才提到的。图 7b 显示了 TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 TiO2(H)/CdTe/BiOI 复合材料的循环降解实验。三个循环后光降解效率略有降低。

一 样品去除 MO 的光催化性能。 b TiO2(S)/CdTe/BiOI和TiO2(H)/CdTe/BiOI样品的光催化回收实验

为了评价 TiO2/CdTe/BiOI 对 MO 光催化降解的途径，h ⁺ , e ⁻ , •OH 和 •O ⁻ 2 通过使用 EDTA-2Na (h ⁺ ), KBrO3 (e ⁻ ), BQ (•O ⁻ 2) 和 IPA (•OH)。图 8 显示了在所选清除剂存在下这些光催化实验中 MO 的降解效率。可以发现，在EDTA-2Na存在的情况下，光催化过程受到抑制，降解效率几乎为零。然而，e ⁻ 清除剂可以加速降解，这表明空穴 (h ⁺ ) 是 MO 降解的主要活性物质。 BQ 为 •O ⁻ 2 清除剂对降解的影响很小，表明 •O ⁻ 2 部分负责光催化氧化过程。此外，几乎没有观察到IPA对TiO2/CdTe/BiOI样品去除MO的影响，表明•OH自由基在目前的光催化体系中几乎没有用处。

MO在捕获不同光生活性物种TiO2(S)/CdTe/BiOI样品下的光降解性能图

进行光致发光发射光谱 (PL) 以进一步研究光生电荷载流子的转移行为。如图 9 所示，所有样品在约 450-500 nm 处均显示出较宽的 PL 发射峰，激发波长为 365 nm。裸露的 TiO2(S) 具有很强的发射峰，而 TiO2(S)/CdTe/BiOI 样品的强度低于 TiO2(S)。这种现象表明在 TiO2 表面装饰 CdTe 和 BiOI 后，光生载流子的复合率得到了有效的抑制。此外，与其他样品相比，TiO2(H)/CdTe/BiOI 的 PL 强度显着降低，这是由于电子和空穴从 CdTe QD 或 BiOI 纳米片更快地转移到 TiO2 表面造成的。 PL 结果与光降解实验结果一致。

裸 TiO2(S)、TiO2(S)/CdTe/BiOI 和 TiO2(H)/CdTe/BiOI 样品的光致发光光谱 (λ 激发 =365 nm)

样品的光电流如图 10 所示。值得注意的是，TiO2(S)/CdTe 复合材料比纯 TiO2(S)和 TiO2(S)/CdTe/BiOI 复合材料表现出更高的光电流响应。因此，增加的光电流主要归因于有效的光生分离和迁移，有利于光催化性能。

TiO2(S)、TiO2(S)/CdTe/BiOI和TiO2(H)/CdTe/BiOI的瞬态光电流响应

基于上述结果和讨论，我们提出了 TiO2/CdTe/BiOI 中激子转移的协同 CdTe QDs/BiOI 敏化机制来解释增强的光活性，如方案 2 所示。众所周知，TiO2 具有宽带隙 (3.02 eV) 只能利用太阳光中的紫外区域，而窄带隙 CdTe QDs (~ 1.5 eV) [32] 和 BiOI 纳米结构 (~ 1.8 eV) [33] 可以被可见光范围内的光子激发。此外，当费米能级达到平衡时，p 型 BiOI 和 n 型 TiO2 之间形成 p-n 结，这有助于光生电子从 BiOI 的 CB 迁移到 TiO2 的 CB [17, 34]。同样，p型CdTe[18]与TiO2微球之间形成II型异质结；因此，CdTe QD 的 CB 中的电子可以转移到 TiO2 [35]。因此，光生电子和空穴的寿命延长，有利于MO的降解。

三元TiO2/CdTe/BiOI光催化体系光致电荷转移示意图

结论

总之，通过简便的水热法合成了一系列 TiO2 基光催化剂。 Modifications by BiOI and CdTe QDs were carried out to fabricate binary and ternary heterostructures, and the narrow bandgap semiconductors extended light response for the hybrid photocatalysts. In the case of ternary TiO2/CdTe/BiOI heterostructured photocatalyst, the BiOI flakes and CdTe QDs act as sensitizers on one hand, which are excited by simulated solar light and transfer electrons to TiO2. Meanwhile, the TiO2 microspheres serve as separation centers for the photo-induced charges on the other hand; thus, the synergistic effect among TiO2, CdTe, and BiOI enhances the photocatalytic removal of MO. In addition, hollow TiO2 precursors were also employed to fabricate TiO2/CdTe/BiOI heterostructures, and the improved photocatalytic performance towards MO degradation is attributed to a higher surface area and dispersion of BiOI components. The strategy of material regulation and incorporation will provide possibilities for the design of the multi-component semiconductor photocatalysts.

缩写

TiO2(H):

TiO2 hollow microspheres

TiO2(S):

TiO2 solid microspheres

TiO2/BiOI:

TiO2 spheres modified with BiOI

TiO2/CdTe:

TiO2 spheres modified with CdTe QDs

TiO2/CdTe/BiOI:

TiO2, CdTe, and BiOI ternary composites