【摘要】：光催化是當(dāng)今世界一個非常重要的研究課題。光降解有機(jī)污染物、光解水制氫等重要光催化過程的研究備受人們青睞。幾十年來,光催化理論和應(yīng)用研究都取得了極為重要的進(jìn)展。TiO_2以其優(yōu)異的光催化活性和成本低廉等優(yōu)點而成為幾十年來最為廣泛研究的半導(dǎo)體光催化劑,然而其實用研究長期以來未有較大突破,根本原因在于其自身催化活性不夠高和太陽能利用率較低。近年,人們在探索新型光催化劑研究中取得了一些重要進(jìn)展。本學(xué)位論文是在前人研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步的深入研究新型可見光催化劑BiVO_4。通過形貌調(diào)控、復(fù)合等途徑,提高了BiVO_4的光生電子-空穴的分離效率,拓展其光響應(yīng)范圍。論文利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)及透射電子顯微鏡(TEM)對材料進(jìn)行形貌觀察,借助X射線光電子能譜分析(XPS)等揭示表面層結(jié)構(gòu)與成分,通過X射線粉末衍射儀(XRD)等測定材料的晶相結(jié)構(gòu)等,分析研究了催化劑的形貌、晶相結(jié)構(gòu)、表面組成、吸光特性、光生載流子的分離效率等之間的關(guān)聯(lián)性。論文研究了以下三個體系:1、利用水熱-溶劑熱兩步法制備BiPO_4/BiVO_4復(fù)合材料。研究表明,BiVO_4呈高{010}{110}暴露晶面的截頂雙錐狀,BiPO_4納米顆粒較均勻地附著在BiVO_4表面上,BiPO_4與BiVO之間相互形成異質(zhì)結(jié)。光電流測試表明,異質(zhì)結(jié)促進(jìn)光生載流子的有效轉(zhuǎn)移和分離。在可見光條件下,BiPO_4/BiVO_4能有效降解羅丹明B。當(dāng)BiPO_4與BiVO_4的投料摩爾比為3:10時,所得樣品的光催化活性最優(yōu)。2、采取簡單的水熱-溶劑熱兩步法,通過形貌調(diào)控以及異質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑,制備了不同摩爾比的h-In_2O_3/BiVO_4復(fù)合材料。材料表征結(jié)果表明,所制備得到的m-BiVO_4為具有高暴露的{010}{110}晶面的截頂雙錐體形狀,六方In_2O_3納米顆粒生長于其表面,兩者形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。由于BiVO_4的高活性暴露面的形成和異質(zhì)結(jié)的改進(jìn)提高光生載流子的分離效率,在降解羅丹明B時h-In_2O_3/BiVO_4展現(xiàn)出了優(yōu)越的可見光光催化活性。3、以葡萄糖為原料水熱制備出粒徑約250 nm的單分散碳球。并以此為模板,采用溶劑熱法制出BiVO_4/碳球復(fù)合物,碳球模板鍛燒去除后即得到BiVO_4亞微米空心球。實驗結(jié)果表明:碳球模板分散性良好、球表光滑均勻,且以乙二醇作為溶劑可以得到更小尺寸的空心球。空心球由m-BiVO_4組成,紫外可見吸收光譜表明其帶隙能約為2.34 eV。空心球BiVO_4催化劑在目標(biāo)污染物羅丹明B染料的降解過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的可見光催化活性。文中對乙二醇作為溶劑在BiVO_4聚集時的作用作了深入討論。
【圖文】：

的為導(dǎo)帶(CB)；充滿了電子下的“準(zhǔn)連續(xù)”能帶中最上面為價帶（VB）1所示：圖1.1 常見催化半導(dǎo)體材料的能帶電位與禁帶寬度圖Fig.1.1 Bandwidth and energy band diagram of semiconductor+2.0+0.5-0.5-1.0-1.5+2.5+1.0+1.5+4.0+3.0+3.50E/HEN-4.5-5.0-8.5-7.5-6.5-5.5-3.5-8.00-6.0-7.0-3.0-4.0(真空)ECΔE=1.4eV2.2eV2.25eVEVTiO2(n)CdS(n)CdSe(n)SiC(n,p)GoP(n.p)GoAsP(n.p)GoAs(n,p)3.0eV3.2eV3.8eV3.2eV3.2eV2.5eV1.7eVSnO2(n)WO3(n)ZnO(n)H2/H+

研顯的晶的凝膠膠產(chǎn)Fig.1.3研究成果表明顯然晶型不同的。只有在短晶鉍釩酸鹽可的主要制備膠法膠法（Sol-G產(chǎn)物前驅(qū)體。圖1.3 BiVCrystal ph明[37]，同等同，禁帶寬短波長（如可在 UV 范備方法介紹Gel 法）是一。首先通過VO4的晶相之hase transitio等條件下，寬度是不同如紫外線照范圍內(nèi)反應(yīng)，，紹一種的在溫過聚合物的之間轉(zhuǎn)變圖on diagram o單斜相釩酸的，帶隙是射可以驅(qū)動并在可見溫和條件下制膠聯(lián)作用將f BiVO4酸鉍的光催是不同的，動反應(yīng)等）見光波長范圍制備材料的將預(yù)配溶液催化所的圍的普液變
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ135.32;TB33

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本文編號：2559668