金屬元素?fù)诫s改性釩酸銀光催化劑的制備及其光催化活性研究.pdf

1、在污染物降解以及能源生產(chǎn)領(lǐng)域中,半導(dǎo)體光催化是最有前景的方法之一。當(dāng)能量大于或等于半導(dǎo)體禁帶寬度的光子照射在光催化劑表面上時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的分離,這是光催化反應(yīng)的最初的基本步驟。為了尋找高效的光催化劑,大量研究工作都集中在研究光催化活性的影響因素上。Ag3VO4作為新型可見(jiàn)光響應(yīng)光催化劑,被認(rèn)為能夠有效光解水和降解環(huán)境中有機(jī)污染物,因此得到極大的關(guān)注。
　　 本文采用共沉淀法制備Ag3VO4,通過(guò)浸漬法合成Gd3+-Ag3

2、VO4、Nd3+-Ag3VO4和Fe3+-Ag3VO4等金屬摻雜型光催化劑,并通過(guò)XRD、DRS、SEM、EDS、XPS等方法對(duì)合成的光催化劑進(jìn)行了表征,分析了其構(gòu)效之間的關(guān)系,深入細(xì)致研究了金屬元素引入對(duì)本體結(jié)構(gòu)帶來(lái)的影響。考察了金屬摻雜后Ag3VO4的光催化活性,分別以難降解物質(zhì)羅丹明B(RhB)和亞甲基藍(lán)(MB)作為降解研究對(duì)象,研究了不同參數(shù)條件對(duì)亞甲基監(jiān)降解率的影響,同時(shí)結(jié)合光催化活性的改變,分析其構(gòu)效之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下

3、:
　　 考察了稀土元素Gd摻雜改性Ag3VO4材料光催化活性。XRD分析結(jié)果表明Gd3+的引入并沒(méi)有改變本體的品型結(jié)構(gòu)。DRS分析表明Gd3+-Ag3VO4材料在可見(jiàn)光區(qū)的吸收比本體明顯增強(qiáng)。SEM-EDS、XPS分析顯示摻雜后Gd3+以Gd2O3顆粒的形式分散在Ag3VO4表面,起到了電子捕獲體的作用。實(shí)驗(yàn)證實(shí),Gd3+-Ag3VO4光催化降解羅丹明B的活性要遠(yuǎn)高于單體Ag3VO4,當(dāng)Gd3+摻雜量為3 wt％,煅燒溫度為3

4、00℃時(shí),可見(jiàn)光下光催化活性最高,90 min以后降解率可達(dá)到95％以上。此外,結(jié)合UV-vis和HPLC等手段對(duì)RhB的降解過(guò)程進(jìn)行了分析。
　　 同時(shí)用浸漬法合成了Nd3+-Ag3VO4異質(zhì)結(jié)光催化劑。XRD分析結(jié)果表明Nd3+的引入并未改變本體Ag3VO4的晶型結(jié)構(gòu)。SEM-EDS,XPS分析結(jié)果說(shuō)明Nd3+以Nd2O3的形式存在于光催化材料中。DRS分析說(shuō)明Nd2O3的存在有助于提高催化劑在可見(jiàn)光區(qū)的吸收強(qiáng)度。光催化降解

5、羅丹明B染料實(shí)驗(yàn)證明Nd2O3的摻雜有利于提高Ag3VO4的降解效率。Nd3+-Ag3VO4的最佳摻雜條件為Nd3+摻雜量2 wt％,催化劑的焙燒溫度為300℃。由于Nd3+-Ag3VO4催化劑中物理異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的存在,有利于光生電子和空穴對(duì)的遷移,從而使得復(fù)合物具有更高的光催化性能。
　　 制備了過(guò)渡金屬Fe摻雜的Ag3VO4光催化劑,通過(guò)XRD,DRS和SEM-EDS表征發(fā)現(xiàn)摻雜Fe3+后Ag3VO4晶型沒(méi)有發(fā)生變化,其最佳摻