規(guī)整形貌BiPO4的水熱合成及其光催化性能的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、很多含鉍化合物在紫外光或可見光的照射下都可以有效快速降解有機污染物。有研究發(fā)現BiPO4表現出比P25更高的紫外光催化活性。光催化劑的晶相結構、形貌尺寸等是影響其紫外光催化活性的主要因素,而這些又與其合成方法和制備條件有著密不可分的關系。水熱合成法是眾多實驗方法中最為簡便經濟的合成方法之一,在水熱過程中,添加輔助物在合成具有特殊形貌材料方面具有廣闊前景,且已被普遍應用。添加的輔助物主要充當結構指導劑或晶體生長改性劑的角色。本研究即是在不

2、同有機添加物的輔助作用下水熱合成系列BiPO4光催化劑,同時借助XRD、SEM、PL和UV-DRS等表征手段,探討了不同的水熱條件對BiPO4產物的晶相、形貌及其他性質的影響,并以羅丹明B為目標降解物選擇性考察BiPO4的光催化活性。研究結果表明:
  (1)在甘露醇的輔助作用下采用水熱法制備出了不同晶相結構和形貌的BiPO4光催化劑。結果表明,甘露醇的加入量對產物的晶相沒有明顯影響,但對產物形貌有影響。在較高水熱溫度、無甘露醇的

3、條件下制得的產物為棱柱狀,有甘露醇的條件下制得的產物為多面體,且隨著甘露醇加入量的增大,多面體的尺寸減小。繼續(xù)增大加入量,產物出現分級結構的趨勢。在甘露醇的輔助作用下,水熱溫度和水熱時間對產物的晶相結構和形貌影響很大,低溫和短時間有利于形成六方相結構,呈端面有突起的棒狀。高溫和長時間有利于形成單斜相結構,呈多面體狀。產物結晶度均較高。單斜相產物的形成經歷了從六方相的轉變過程。這也說明單斜相結構比六方相結構更穩(wěn)定。并以羅丹明B為目標降解物

4、考察其光催化活性。單斜相BiPO4的光催化活性高于六方相,甘露醇輔助制得的單斜相BiPO4的光催化活性高于無甘露醇條件下得到的單斜相產物,制備過程中甘露醇的輔助可以提高BiPO4產物的光催化活性。
  (2)在明膠的輔助作用下,通過改變反應溶液的PH值和明膠的加入量水熱條件下制備出了不同晶相結構和不同形貌的BiPO4光催化劑。并對產品的SEM、XRD、PL、UV-DRS以及光催化活性做進行進一步分析。結果表明,170℃水熱24h條

5、件下,PH值的改變對產品的晶相有很大影響,PH=1時,生成的單斜相BiPO4(空間群為P21/n,簡記為nMBIP);PH=4和7時,得到不同結構的單斜相BiPO4(空間群為P21/m,簡記為mMBIP)和nMBIP;PH=9時,得到的產物是mMBIP和Bi3+3(PO4)2OH的混合物。不同PH值條件下產物的形貌不同。明膠加入量對產物的晶相沒有影響,但對產物形貌有一定影響。隨著明膠加入量的逐漸增多,產物形貌從最初的棒狀和棱柱狀最終變?yōu)?/p>

6、不規(guī)則多面體,且尺寸呈增大趨勢。隨PH值的增高和明膠加入量的增大,產物的光催化活性逐漸減弱。170℃水熱24h條件下加入0.15g明膠時制得的nMBIP的光催化活性最好,無明膠的條件下得到的單斜相產物的光催化活性次之,制備過程中明膠的輔助可以提高BiPO4產物的光催化活性。
  (3)在EDTA的輔助作用下采用水熱法制備出雪花狀的BiPO4光催化劑,EDTA的加入對產物的晶相沒有明顯影響,但對產物形貌有很大影響。在180℃不加入E

7、DTA的條件下制得的產物為棱柱狀和不規(guī)則多面體,有少量EDTA的條件下制得的產物為多面體,且隨著EDTA加入量的增大,產物出現分級結構的趨勢,最終得到漂亮的雪花。在EDTA的輔助下,水熱溫度對產物的晶相結構影響很大,低溫間有利于形成六方相結構,高溫有利于形成單斜相結構,產物結晶度均較高。這也說明單斜相結構比六方相結構更穩(wěn)定。但水熱時間對產品晶相沒有明顯影響。單斜相BiPO4是由六方相逐步轉變而成的。隨時間的延長,BiPO4催化活性越來越

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