可見光響應(yīng)釩酸鉍制備及光催化性能研究.pdf

1、目前，環(huán)境污染和能源問題是人們面臨的挑戰(zhàn)和迫切需要解決的難題，因此，能充分利用太陽能實現(xiàn)光解水制氫或降解有機污染物的新型光催化材料及催化技術(shù)成為近年來的研究方向。釩酸鉍（BiVO4）是一種可見光響應(yīng)的光催化劑，窄的帶隙寬度，且制備簡單等優(yōu)點，因此，這一新型光催化劑倍受關(guān)注。然而在光催化反應(yīng)中，BiVO4產(chǎn)生的載流子傳輸效率較差，容易引起電子-空穴對復(fù)合而影響光催化效率。本文主要對釩酸鉍光催化劑進(jìn)行改性及光催化性能進(jìn)行研究。
　　采

2、用水熱法合成了BiVO4粉體及 BiVO4/石墨烯復(fù)合材料。利用 X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、熒光發(fā)射光譜（PL）、紫外-可見漫反射光譜(DRS）對樣品進(jìn)行表征，以及通過降解亞甲基藍(lán)來評價光催化活性，從而確定較好的工藝條件。研究表明：pH=6，180℃條件下合成了單斜相釩酸鉍，形狀規(guī)則，發(fā)射光譜強度最低，理論上電子-空穴復(fù)合率最低；這一條件下制備的BiVO4對亞甲基藍(lán)的脫色效果較好。
　　深入地研究了氧化石墨烯（GO

3、）的加入量對BiVO4粉體結(jié)構(gòu)、形貌及性能的影響。XRD分析表明，RGO的加入沒有破壞 BiVO4的晶體結(jié)構(gòu)；SEM分析表明，成功制備出 BiVO4暴露（010）晶面負(fù)載石墨烯；PL分析表明，發(fā)射光譜強度顯著下降，石墨烯中存在的離域大π鍵作為一個大的電子受體，光生電子移向石墨烯表面，抑制電子－空穴的有效復(fù)合，致使光催化材料的催化活性提高。BiVO4/RGO對亞甲基藍(lán)的脫色率比純 BiVO4顯著上升。
　　采用溶膠-凝膠法制備 B-

4、BiVO4，利用 XRD，XPS，TEM，DRS對樣品進(jìn)行表征和光電化學(xué)（PEC）分解水在可見光下的光催化活性。XRD分析表明，硼摻雜前后 BiVO4的衍射峰位置無偏移，未發(fā)現(xiàn)除單斜相 BiVO4以外明顯的衍射峰；TEM分析表明，與純 BiVO4相比，非金屬元素硼摻雜引起結(jié)晶度的增加。晶體尺寸增加與 XRD圖譜中減小的（112）晶面的衍射峰的最大半高寬相對應(yīng)；XPS分析表明，B1s在192.3 eV存在特征峰。在前驅(qū)體中硼元素是以三價態(tài)

5、硼酸的形式存在。基于漫反射光譜和硼的芯能級，所觀察到的B1s峰位于192.3 eV是由于B在BiVO4晶格間隙。此外，摻雜3.0 at％B導(dǎo)致 Bi4f7/2的峰負(fù)向移動和 O1s正向移動。這源于 B帶正電荷摻雜在BiVO4間隙。通過線性掃描伏安曲線（LSV）、光電轉(zhuǎn)化效率（ABPE）、電化學(xué)阻抗（EIS）對B-BiVO4這一體系進(jìn)行光電性能測試，研究表明：0.6 at％B摻雜BiVO4光陽極的光電流密度是純BiVO4的11倍，0.6