BiVO4光催化劑的制備及改性研究.pdf

1、本文采用檸檬酸絡(luò)合溶膠-凝膠法制備了BiVO4光催化劑，將其應(yīng)用于可見光下降解以甲基橙為模擬染料廢水的研究中，并通過對其進行非金屬離子（N、F、B）與稀土金屬離子（Eu、La）的摻雜改性來進一步提高了其光催化活性。本研究具體內(nèi)容如下：
　?。?）以硝酸鉍（Bi(NO3)·5H2O）和偏釩酸銨(NH4VO3)為原料，采用檸檬酸絡(luò)合溶膠-凝膠法制備了BiVO4光催化劑?？疾炝瞬煌苽錀l件(檸檬酸投加量、攪拌溫度、pH)及煅燒燒溫度（3

2、50~600℃）對BiVO4光催化活性的影響。采用XRD、SEM及BET等表征技術(shù)，分析了其光催化活性機理。確定了BiVO4的最佳制備條件以及最佳煅燒溫度。在最佳制備條件（檸檬酸與金屬離子（Bi和V）的摩爾比例為2:1，攪拌溫度為80℃，pH為6.5）下的BiVO4均為單斜白鎢礦型，當(dāng)斷燒溫度為500℃時，對甲基橙脫色效果最佳，可見光照射50min后，對甲基橙的脫色率達33.45％。
　?。?）以 C6H12N4、NH4F和H3B

3、O3為摻雜源，制備了N-F/BiVO4、N/BiVO4及B/BiVO4新型光催化劑，通過XPS、XRD、SEM、BET和UV-vis等一系列手段對其進行表征和分析。分析表明，N、N-F和B離子摻雜前后BiVO4均為單斜白鎢礦型。N摻雜中N原子是以取代部分晶格O的形式存在于晶體中。N-F共摻雜中N以O(shè)-N(或V-O-N)的形式存在，而F則是取代了O-V-O中晶格O的位置形成了O-V-F結(jié)構(gòu)。N和N-F摻雜使得BiVO4晶體中V4+和氧缺陷

4、的增多，有效抑制了光生電子與空穴的復(fù)合，提高了光催化活性。而在B摻雜BiVO4的實驗中，B不僅取代了O-Bi-O-V-O中共用的O，以O(shè)-Bi-B-V-O結(jié)構(gòu)存在，并且由于存在于晶隙中的B3+的缺電子特征，使得BiVO4表面的酸性增強，對甲基橙的脫色效果明顯提高。當(dāng)N、N-F和B的摻雜比例（摩爾比）分別為20%、6%和4%時，對甲基橙的脫色率分別達85.93%、84.55%和98.12%。同時，為了考察摻雜是否對最佳煅燒溫度產(chǎn)生影響，本

5、研究分別對20% N/BiVO4、6% N-F/BiVO4和4% B/BiVO4進行了煅燒溫度的驗證，發(fā)現(xiàn)摻雜并沒有改變BiVO4的最佳煅燒溫度(500℃)。
　　（3）以Eu(NO3)3和La(NO3)3為摻雜源，制備了Eu/BiVO4和La/BiVO4新型光催化劑。通過XPS、XRD、SEM、BET和UV-vis等一系列手段對其進行表征和分析。分析顯示，摻雜后的BiVO4均為單斜白鎢礦型。Eu3+的引入取代了晶格中V5+，而