釩酸鉍系復(fù)合半導(dǎo)體材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、能源危機(jī)與環(huán)境污染日益嚴(yán)峻，傳統(tǒng)的污染處理方法耗能大，費(fèi)用高，設(shè)備復(fù)雜，易帶來二次污染。近年來，半導(dǎo)體光催化劑的研究引起廣泛的關(guān)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(yīng)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(fù)合率很大程度上限制了其實(shí)際中的應(yīng)用，目前，通常采用控制形貌、貴金屬沉積和與其他半導(dǎo)體復(fù)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(guān)

2、注，其可以實(shí)現(xiàn)釩酸鉍晶面間的電子-空穴對的轉(zhuǎn)移，大大提高了光生電子-空穴對的分離效率，被認(rèn)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(chǎn)量大、穩(wěn)定性好已經(jīng)成為了研究熱點(diǎn)，團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)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(tuán)聚問題成為研究的重點(diǎn)。
　　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(yīng)時(shí)間和不同反應(yīng)溫度對產(chǎn)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(tuán)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(fù)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(fù)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(jié)構(gòu)和吸光收性能等進(jìn)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(jié)構(gòu)以及負(fù)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(jī)理進(jìn)行了探索。
　　結(jié)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(yīng)溫度的提高，晶面暴露越來越多，結(jié)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(tuán)聚嚴(yán)重，通過加入冰乙酸來改善其團(tuán)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(fù)合光催化劑在可見光區(qū)光響應(yīng)明顯，且形成的p-n結(jié)有助于電子-空穴對的分離，從而提高光催化活性。并且，當(dāng)負(fù)載量為20％時(shí)，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