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文檔簡介
1、近年來,利用TiO2光催化降解有機(jī)污染物已經(jīng)成為光催化研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。但由于TiO2有較大的禁帶寬度(3.2eV),需要在紫外光的條件下被激發(fā),這在很大程度上限制了TiO2的應(yīng)用。而BiVO4作為一種非TiO2基的半導(dǎo)體光催化劑,禁帶寬度較窄,為2.4eV(單斜相),能在可見光區(qū)響應(yīng),因而受到了廣泛的關(guān)注。因此,BiVO4光催化材料的研究與開發(fā),將會提高太陽能利用率,在環(huán)境凈化和新能源開發(fā)方面也具有潛在的實(shí)用價值。由于BiVO4光催
2、化活性與物質(zhì)的晶型、形貌尺寸、結(jié)晶度等有關(guān)系,因此,關(guān)鍵是去尋求一種適當(dāng)?shù)闹苽浞椒▉韺?shí)現(xiàn)納米晶體的可控合成,從而改善其光催化性能。BiVO4主要有白鎢礦型四方相結(jié)構(gòu)、鋯石型四方相結(jié)構(gòu)和白鎢礦型單斜相結(jié)構(gòu)3種晶體結(jié)構(gòu)。其中,單斜白鎢礦型BiVO4在可見光下的催化效果是最好的,遠(yuǎn)大于其它兩種晶型。
本文主要通過微波水熱法控制合成了幾種不同形貌的BiVO4光催化劑,并研究這些不同形貌的BiVO4催化劑在可見光下降解亞甲基藍(lán)效果。
3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
(1)以Bi(NO3)3、NH4VO3為原料,在pH為5時,用微波水熱法制備了BiVO4微球,分析了不同煅燒溫度對晶型和形貌的影響,并進(jìn)一步探討了BiVO4晶型與其光催化性能的關(guān)系。以光催化降解亞甲基藍(lán)為模型反應(yīng),研究BiVO4的光催化性能。結(jié)果表明:所制備的BiVO4微球是四方相結(jié)構(gòu),球的直徑在1-4μm之間,將其在500℃煅燒后發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變,600℃煅燒可得到純單斜相BiVO4微球,且具有良好的可見光催
4、化活性。而且,不同晶型的BiVO4影響亞甲基藍(lán)的降解效果。
(2)采用微波水熱法,以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3為原料,通過調(diào)節(jié)pH值,制備了具有不同表面結(jié)構(gòu)的四方相BiVO4微球,并對600℃煅燒后的樣品的光催化性能進(jìn)行了測試。結(jié)果表明,所制備的微球直徑為1-4μm,改變pH值對BiVO4的晶型無影響,而只是影響其表面微觀結(jié)構(gòu)。樣品(pH=11)經(jīng)煅燒后,在可見光下光催化降解亞甲基藍(lán)的效果最好,為94.7%。
5、另外,我們對微球的形成機(jī)理進(jìn)行了簡單分析。
(3)采用微波水熱法,加入不同的添加劑,制備了形貌可控的BiVO4光催化劑。以乙二胺四乙酸(EDTA)為添加劑,成功制備了納米棒自組裝的BiVO4中空微球。隨著EDTA量的增加,中空微球結(jié)構(gòu)則轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦偷募{米籠結(jié)構(gòu)。這一形貌演變過程表明,EDTA的量對控制晶體的形貌是非常重要的。另外,通過一系列的時間和溫度實(shí)驗(yàn),我們對中空微球和納米籠結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理進(jìn)行了初步分析。
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