釩酸鉍系復合半導體材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、能源危機與環(huán)境污染日益嚴峻，傳統(tǒng)的污染處理方法耗能大，費用高，設備復雜，易帶來二次污染。近年來，半導體光催化劑的研究引起廣泛的關注。釩酸鉍作為新型的可見光光催化劑擁有較窄的禁帶寬度，較寬的可見光響應范圍，在可見光降解污染物方面擁有巨大的潛力，然而其較差的吸附性能和較高的電子-空穴復合率很大程度上限制了其實際中的應用，目前，通常采用控制形貌、貴金屬沉積和與其他半導體復合的方法來提高其光生電子-空穴對的分離效率。晶面暴露的釩酸鉍剛剛被人們關

2、注，其可以實現(xiàn)釩酸鉍晶面間的電子-空穴對的轉移，大大提高了光生電子-空穴對的分離效率，被認為是一種自身性能非常有優(yōu)良的基體材料。晶面暴露的釩酸鉍因其制備簡單、成本較低、產量大、穩(wěn)定性好已經成為了研究熱點，團聚現(xiàn)象嚴重是晶面暴露釩酸鉍制備過程中一直難以解決的問題，因此尋找一種有效的方法來解決其制備過程中的團聚問題成為研究的重點。
　　本文以Bi(NO3)3·5H2O為鉍源，以NH4VO3為釩源，采用傳統(tǒng)水熱法制備了不同形貌的晶面暴露

3、的 BiVO4光催化劑，并研究了不同反應時間和不同反應溫度對產物晶相和微觀形貌的影響；以 Bi(NO3)3·5H2O為鉍源，以NaVO3·2H2O為釩源，通過加入不同冰乙酸來改善晶面暴露BiVO4的團聚現(xiàn)象，制備了高分散性的暴露（110）和（010）晶面的BiVO4；以晶面暴露的BiVO4為基體，通過浸漬-蒸干的方法制備了可見光下具有高活性的BiVO4/Ag2O復合光催化劑；采用微波水熱法制備了啞鈴狀BiVO4，并以此為基體通過蒸干-煅

4、燒的方法制備了BiVO4/CuO復合光催化劑。利用XRD、SEM和UV-Vis等方法分別對所制備樣品的晶相組成、微觀結構和吸光收性能等進行了測試和表征，并研究了了在光照下對甲基橙溶液的光催化降解效果，分析了光催化劑的形貌、結構以及負載量對其光催化活性的影響，并對光催化活性提高的原因和機理進行了探索。
　　結果表明：（1）以偏釩酸銨為釩源制備的晶面暴露 BiVO4晶體為不規(guī)則的顆粒，隨著反應溫度的提高，晶面暴露越來越多，結晶度提高，

5、不規(guī)則小顆粒逐漸組裝為球體；以偏釩酸鈉為釩源制備出的晶面暴露 BiVO4整體形貌為十面體，團聚嚴重，通過加入冰乙酸來改善其團聚現(xiàn)象，最終得到高分散性的暴露（110）和（010）晶面的BiVO4晶體。（2）以晶面暴露的BiVO4為基體制備的BiVO4/Ag2O復合光催化劑在可見光區(qū)光響應明顯，且形成的p-n結有助于電子-空穴對的分離，從而提高光催化活性。并且，當負載量為20％時，表現(xiàn)出最高的光催化活性。（3）采用微波水熱法制備的啞鈴狀Bi