釩酸鉍基納米光催化劑的制備與催化性能研究.pdf

1、目前，環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題嚴(yán)重制約著經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。世界經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期強(qiáng)烈依賴于化石資源消費(fèi)，導(dǎo)致人類賴以生存的環(huán)境不斷惡化，嚴(yán)重威脅著人類社會(huì)的健康持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，尋找有效的環(huán)境治理技術(shù)已迫在眉睫。光催化技術(shù)不但能實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，而且能有效降解環(huán)境中的有害物質(zhì)，在環(huán)境治理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，其中高效光催化劑的開(kāi)發(fā)，一直是光催化技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵。釩酸鉍(BiVO4)是一種新型的可見(jiàn)光催化劑，因其有著較窄的禁帶寬度(2.4eV)，

2、良好的分散性、抗腐蝕性，以及較高的光催化活性而備受關(guān)注。在本文中，以BiVO4為研究對(duì)象，通過(guò)水熱法和醇熱法合成不同形貌的BiVO4單體及復(fù)合物，并對(duì)樣品的微觀結(jié)構(gòu)、晶體組成、光電響應(yīng)等性質(zhì)進(jìn)行表征。同時(shí)，考察了樣品光催化降解亞甲基藍(lán)(MB)和去除氮氧化物。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　1)采用水熱法、醇熱法，通過(guò)改變不同的實(shí)驗(yàn)條件，制備出多種形貌的BiVO4。研究了樣品的形貌、晶型結(jié)構(gòu)、吸光性能以及催化活性，篩選優(yōu)化樣品的最佳合

3、成工藝為:Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3分別為Bi源和V源，當(dāng)pH值為7，表面活性劑為多聚磷酸鈉時(shí)，通過(guò)水熱法制備的稻草狀BiVO4具有最好的光催化活性;當(dāng)醇溶劑為丙三醇，體積分?jǐn)?shù)為50％時(shí)，通過(guò)醇熱法制備的蠶蛹狀BiVO4具有最好的光催化活性。
　　2)采用丙三醇輔助的醇熱法制備了蠶蛹狀的Ag3PO4/BiVO4異質(zhì)結(jié)光催化劑。通過(guò)調(diào)整AgNO3的量，得到不同Ag3PO4濃度的蠶蛹狀的Ag3PO4/BiVO4復(fù)合物，將

4、其應(yīng)用到MB降解實(shí)驗(yàn)，并研究了光催化反應(yīng)機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:2mmol-Ag3PO4/BiVO4的光催化活性最高，60min內(nèi)對(duì)MB的降解率達(dá)到93.48％，是純BiVO4的1.15倍。
　　3)采用多聚磷酸鈉輔助的水熱法制備出稻草狀的Ag4V2O7/BiVO4異質(zhì)結(jié)光催化劑。通過(guò)調(diào)整AgNO3的量，得到不同Ag4V2O7濃度的稻草狀的Ag4V2O7/BiVO4復(fù)合物，并將其應(yīng)用到MB降解以及氮氧化物的去除實(shí)驗(yàn)。通過(guò)活性因子捕獲實(shí)

5、驗(yàn)，確定反應(yīng)的活性物種，深入研究其光催化反應(yīng)機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:0.08-Ag4V2O7/BiVO4異質(zhì)結(jié)光催化劑在60min內(nèi)對(duì)MB的降解率達(dá)到98.48％，NO去除率在30min內(nèi)達(dá)到52.83％，分別是純的BiVO4的1.24和3.11倍?；钚砸蜃硬东@實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明:在反應(yīng)過(guò)程中空穴和超氧自由基是最主要的活性物質(zhì)。
　　本論文的重點(diǎn)內(nèi)容主要集中在制備不同形貌的釩酸鉍單體，然后分別與釩酸銀和磷酸銀進(jìn)行復(fù)合從而增強(qiáng)和改善其光催化