不同方法改性Bi系半導(dǎo)體光催化材料.pdf

1、鉍系半導(dǎo)體光催化材料因擁有 Bi6s電子軌道、對(duì)可見光區(qū)有顯著的吸收能力、較高光催化活性、對(duì)染料的降解無選擇性等，被認(rèn)為是能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)催化劑且極具潛力的新型光催化材料。然而，并非所有含Bi3+離子的材料都具有高活性，部分鉍系材料自身具有本征缺陷、易光腐蝕及導(dǎo)帶位置不夠高等諸多問題而限制了其廣泛應(yīng)用。
　　本文重點(diǎn)研究了采取不同方式改性鉍系光催化材料。通過多種不同測(cè)試對(duì)催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、物相組成、形貌等進(jìn)行表征，對(duì)樣品比表面積及孔徑

2、分布進(jìn)行分析。在可見光照射下（λ>420 nm），以甲基橙、甲基藍(lán)為目標(biāo)降解物染研究所制備的催化劑性能，并對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)、形貌組成、光吸收與其光催化活性之間的關(guān)系加以解釋。
　　本文的具體研究工作如下：
　　1）通過高溫固相法制備了Bi1-xNixVO4（x=0.05～1.2）固溶體光催化劑。所制備的催化劑為微米級(jí)的塊狀顆粒，且隨著 NiO加入量的增大，Bi1-xNixVO4逐漸從顆粒狀向?qū)訝畎l(fā)展。Bi1-xNixVO4屬于

3、 BiVO4與 Ni2V2O7形成的偽二元固溶體，該體系的比表面積較小，約為0.5～1.9 m2/g，對(duì)光的最大吸收波長(zhǎng)在560 nm左右，相比于純的BiVO4，Bi1-xNixVO4對(duì)光的吸收波長(zhǎng)明顯紅移，其禁帶寬度約為2.22～2.29 eV。樣品Bi0.7Ni0.3VO4在可見光下降解甲基橙實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出的光催化活性遠(yuǎn)優(yōu)于純BiVO4，300 W氙燈光照150 min后，其降解甲基橙的最終效率為97.12％。
　　2）采用二次

4、水熱法，合成有三維花狀結(jié)構(gòu)的BiVO4-Bi2O3。探究不同反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)溫度對(duì)光催化劑的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備BiVO4-Bi2O3為BiVO4、δ-Bi2O3和β-Bi2O3三相混晶。樣品具有規(guī)整的三維花狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)反應(yīng)溫度及時(shí)間增加，花狀結(jié)構(gòu)松散變?yōu)槎逊e的片層，影響了樣品的比表面積和結(jié)晶度。所制備的BiVO4-Bi2O3能夠響應(yīng)波長(zhǎng)495 nm以內(nèi)的可見光，禁帶寬度約為2.4～2.56 eV。反應(yīng)條件為160℃，15 h下所得的B

5、iVO4-Bi2O3樣品具有最優(yōu)的光催化活性，在300W氙燈光照120 min后，樣品降解甲基橙效率為97.07%；
　　3）采用二次水熱法合成Bi2O3-TiO2 p-n異質(zhì)結(jié)復(fù)合物。在FTO上合成枝狀結(jié)構(gòu)的TiO2作為基底，以Bi2O3的晶種濃度及生長(zhǎng)液濃度為變量，探究Bi2O3-TiO2 p-n結(jié)形成的最佳生長(zhǎng)條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，形成的樣品為Bi2O3-TiO2復(fù)合物，其形貌為直徑1μm左右的Bi2O3球生長(zhǎng)在枝狀TiO2基