磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4的制备及催化性质

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钒酸铋(BiVO4)是一种对可见光响应的半导体光催化剂,虽然它的光催化活性较高,但是因为很难从处理水中将其分离回收,使它的实际应用受到了极大的限制。而把BiVO4固载在各种基质上将其分离回收的方法会使催化剂的有效比表面降低,从而使得催化剂的光催化活性在一定程度上也有所降低。因此,如何制备容易回收且具有良好光催化活性的可见光催化剂成为了光催化领域的一个挑战。鉴于纳米磁性颗粒具有巨大的比表面积和良好的分离回收特性,我们在BiVO4中引入Fe3O4粒子,通过超声法制备了易于回收的磁性复合可见光催化剂BiVO4/Fe3O4,并研究其光催化性能。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射(DRS)等手段对所制备的复合催化剂进行表征。鉴于不同质量比的BiVO4/Fe3O4有不同的光催化效果,我们制备了不同质量比的BiVO4/Fe3O4催化剂,并以亚甲基蓝为降解对象,考察了这些催化剂的可见光催化活性。结果表明,BiVO4与Fe3O4的质量比为5:1时,BiVO4/Fe3O4的光催化活性最高,对亚甲基蓝的降解率达到92.0%。实验还研究了光催化体系中光催化剂用量、亚甲基蓝初始浓度、溶液的pH值、电子受体的存在这些因素对光催化过程的影响。结果表明,催化剂的最佳用量为2.0 g/L,亚甲基蓝最佳初始浓度为10 mg/L,溶液的最佳pH值为11,加入电子受体K2S2O8时,亚甲基蓝几乎完全降解。催化剂回收后连续使用3次,降解率仍然大于80%。
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