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半导体光催化氧化技术可以利用太阳光深度氧化有机污染物,因此在环境保护和水处理领域具有很广阔的应用前景。铋基光催化剂因具有合适的禁带宽度以及对环境无污染等特点,因此成为新型光催化研究领域的一个热点。由于稀土元素具有丰富的能级和独特的4f电子结构,因此稀土可以做为一种重要的掺杂剂来改性半导体光催化剂。目前虽然有关于稀土掺杂铋基化合物的研究,但是关于双稀土共掺杂或稀土与非金属共掺杂对铋基光催化剂的结构和性能的研究相对较少。本文首先系统研究了双稀土共掺杂对Bi2O3和BiVO4的结构和光催化性能的影响,然后研究了稀土与非金属共掺杂对BiVO4的结构和光催化性能的影响。主要研究内容如下:1.采用水热法分别制备了La和Ce单掺杂Bi2O3以及不同摩尔比的La和Ce共掺杂Bi2O3光催化剂。研究结果表明,掺杂稀土后,单斜晶型的a-Bi2O3转变为四方晶系b-Bi2O3,同时引起Bi2O3的晶粒细化、比表面积增加以及分散度的提高。La和Ce共掺杂还可以有效地抑制光生电子与空穴对的复合。其中(3/1)La/Ce共掺杂时,所制备的(3/1)La/Ce-Bi2O3复合光催化剂活性最佳。2.采用水热法分别制备了La和Gd单掺杂BiVO4和不同摩尔比的La/Gd共掺BiVO4光催化剂。研究结果表明,掺杂稀土后,单斜晶型的BiVO4转变为四方晶系BiVO4,同时引起BiVO4比表面积的增加。光催化降解酸性橙Ⅱ结果表明稀土掺杂能不同程度地提高BiVO4的光催化性能。其中(4/1)La/Gd-BiVO4复合光催化剂的光催化活性最高。3.通过水热法制备了直径为1-3μm的Eu,F共掺杂BiVO4微球。发现F的存在使BiVO4的结晶度增加,Eu的存在能引起BiVO4晶体从单斜晶转变为四方晶,微球的形成以及比表面积的增加。F和Eu共掺杂不仅能引起BiVO4表面结构性质的变化而且能提高光生电子与空穴对的转移与分离,从而提高微球的光催化活性。以上研究表明,双稀土共掺杂和稀土与非金属共掺杂都可以改变铋基化合物的晶体结构,并且能够抑制光生电子-空穴对的复合,从而可以大幅度提高铋基半导体对有机污染物的光催化降解性能。