Ti-Mo共摻BiVO4的光催化性能研究.pdf

1、近年來，光催化技術(shù)在能源轉(zhuǎn)化和環(huán)境治理方面受到了廣泛關(guān)注。光催化研究的關(guān)鍵是如何設(shè)計(jì)并制備出高效、穩(wěn)定的可見光催化劑。BiVO4被認(rèn)為是在可見光催化氧化水和降解有機(jī)污染物方面最具潛在應(yīng)用價(jià)值的半導(dǎo)體光催化劑。但純 BiVO4的載流子分離效率和光催化效率低還有待進(jìn)一步提高，摻雜是一種提高其光催化性能的有效方法。
　　本論文對(duì) BiVO4進(jìn)行 Ti/Mo共摻雜改性，制備出了具有高活性的BiV1-x(Tix/2Mox/2)O4(x=0-

2、1)光催化劑。通過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算研究了其可見光分解水產(chǎn)氧性能，討論了雜質(zhì)缺陷相關(guān)的提高光催化效率的機(jī)理。研究結(jié)果如下：
　　1. Ti/Mo的摻雜量可以改變BiVO4的晶體結(jié)構(gòu)，在0≤x≤0.05范圍，樣品晶體結(jié)構(gòu)為單斜白鎢礦結(jié)構(gòu)（m-BiVO4）；在0.1≤x≤0.7范圍，樣品晶體結(jié)構(gòu)為四方白鎢礦結(jié)構(gòu)（t-BiVO4）。在可見光照射且以 AgNO3為犧牲劑的條件下，BiV1-x(Tix/2Mox/2)O4在x=0.02時(shí)光催化劑

3、的光催化產(chǎn)氧活性最高，其優(yōu)良的光催化活性與摻雜濃度、和缺陷的狀態(tài)有關(guān)。
　　2.本文運(yùn)用密度泛函理論的第一性原理方法研究了缺陷的狀態(tài)和補(bǔ)償規(guī)律。通過對(duì) Ti/Mo摻雜的 BiVO4進(jìn)行缺陷形成能和電子結(jié)構(gòu)的計(jì)算，分析缺陷形成能與化學(xué)勢(shì)之間的關(guān)系。結(jié)果表明，Mo能促進(jìn) Ti進(jìn)入 BiVO4晶格，形成穩(wěn)定的Ti/Mo共摻體系，而Ti的摻入能有效地避免Mo單摻時(shí)出現(xiàn)的Bi空位缺陷。
　　3. Ti/Mo共摻比單摻時(shí)光催化性能更好的