【摘要】：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(shè)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(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-空穴復合率很大程度上限制了其實際中的應(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(guān)注,其可以實現(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,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的Bi VO4光催化劑,并研究了不同反應(yīng)時間和不同反應(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Na VO3·2H2O為釩源,通過加入不同冰乙酸來改善晶面暴露Bi VO4的團聚現(xiàn)象,制備了高分散性的暴露(110)和(010)晶面的Bi VO4;以晶面暴露的Bi VO4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Bi VO4/Ag2O復合光催化劑;采用微波水熱法制備了啞鈴狀Bi VO4,并以此為基體通過蒸干-煅燒的方法制備了Bi VO4/Cu O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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)果表明:(1)以偏釩酸銨為釩源制備的晶面暴露Bi VO4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,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Bi VO4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Bi VO4晶體。(2)以晶面暴露的Bi VO4為基體制備的Bi VO4/Ag2O復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 VO4是由小顆粒組裝而成,以此為基體制備的Bi VO4/Cu O復合光催化劑具有更高的光響應(yīng)特征,復合材料吸收邊發(fā)生了明顯的紅移,這是由于Cu O與Bi VO4直接形成了異質(zhì)結(jié),形成的異質(zhì)結(jié)能夠抑制電子-空穴對的復合,延長了電荷的壽命,提高了光催化降解效率。
【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36;TB33
【圖文】：

圖 1-1 半導體光催化基本原理圖[41]1 Schematic diagram of photocatalytic process of semico條件下光催化過程示意圖。半導體材料本身存或等于半導體禁帶激發(fā)波長 λg時，半導體內(nèi)電VB）躍遷至導帶（CB），因此，導帶上聚集大

圖 1-2 單斜相 BiVO4的立體結(jié)構(gòu)[82]（A）單胞的多面體模型；（B）2*2*1 超胞棍模型Fig.1-2 The three dimensional structure of monoclinic BiVO4（A）The polyhedral model of unit cell；（B）Ball-and-stick model of 2*2*1 super-cell酸鉍的三種晶型結(jié)構(gòu)在滿足一定處理條件時，它們是可以發(fā)生彼此轉(zhuǎn)變的

.1-2 The three dimensional structure of monoclinic Bedral model of unit cell；（B）Ball-and-stick model o結(jié)構(gòu)在滿足一定處理條件時，它們是可以及熱處理條件如圖 1-3 所示：

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 趙夢月，陳士夫，陶躍武;光催化及生物降解法處理有機磷農(nóng)藥廢水[J];化工環(huán)保;1995年02期

本文編號：2783846