钒酸秘基光催化材料的制备及其光催化性能研究

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随着经济的不断发展,工业废水污染给环境带来很大的潜在问题。与传统的处理方法相比,半导体光催化技术由于其反应温和、无二次污染、能源清洁等优势,近年来备受研究者的青睐。钒酸铋作为新型半导体材料的代表受到研究者的广泛关注。本文针对亟待解决的印染废水问题,通过对Bi VO4进行改性,构建可见光增强的Bi VO4复合催化体系,用于降解亚甲基蓝模拟的印染废水。通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-vis等表征手段对催化剂的晶体结构、晶粒尺寸、表面形貌等进行分析,并结合其光催化性能,探究光催化机理。结果表明:(1)采用水热合成的方法,考察了不同p H值、水热合成时间对单斜相Bi VO4光催化剂的影响。研究表明,p H为1、水热时间为24h的条件为钒酸铋的最佳制备条件。制备出的单斜相Bi VO4样品对亚甲基蓝的降解率最好可达63%。(2)采用紫外还原的方法,制备Ag2O/BiVO4复合半导体。通过表征结果可以看出Ag2O的负载对样品的晶相结构没有影响,但晶体尺寸有所减小。负载量为4%时,对亚甲基蓝降解率最好可达84%。主要是因为在能级偏移的电势差作用下,Ag2O激发的导带电子迁移到Bi VO4的导带上,而Bi VO4的空穴转移到Ag2O的价带,很大程度上抑制了光生电子-空穴对的复合,使得Ag2O/BiVO4在光激发下捕获强氧化性的羟基自由基,可以将目标污染物高效、快速的氧化分解。(3)采用一步水热合成的方法,制备Eu掺杂的Bi VO4样品。通过表征结果可以看出Eu的掺杂没有改变样品的晶相结构,在掺杂量为1%时,样品对亚甲基蓝的降解效率最好可达77%。主要是由于Eu3+与偏钒酸铵提供的V5+争夺O,取代Bi VO4晶格中的V原子,形成Eu-O,最终Eu以掺杂的形式进入Bi VO4晶格中,形成晶格缺陷,造成新的能级带,从而增强Bi VO4的可见光催化活性。(4)采用水热合成及紫外还原的方法,将Ag2O负载在Eu掺杂的Bi VO4表面,在两种方法的共同作用下,制备的样品对亚甲基蓝降解率可达95%,且降解速率明显提升。这主要是由于两种改性方法协同作用,对提高Bi VO4的可见光催化活性产生了积极的作用。
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