金屬釩酸鹽摻雜石墨相氮化碳材料的光催化性能研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步和社會的飛速發(fā)展，當(dāng)今社會面正臨著能源短缺和自然環(huán)境嚴(yán)重惡化等諸多問題。自1972年以來，以太陽能為基礎(chǔ)能源的光催化技術(shù)開始在環(huán)境治理和新能源開發(fā)方面取得了初步成效，這一技術(shù)的發(fā)展未來可以從根本上解決環(huán)境和能源問題。作為第一代光催化劑二氧化鈦以其無毒、穩(wěn)定的特性備受廣大科研工作者的關(guān)注。但二氧化鈦本身也存在諸多缺陷，比如禁帶較寬，只能吸收太陽光的紫外光部分，所以其量子效率較低，這一缺陷使得二氧化鈦很難在實際應(yīng)用中全面推廣。

2、因此，為了更好地利用太陽能，研發(fā)具有可見光響應(yīng)的新型光催化材料是光催化技術(shù)發(fā)展面臨的根本問題。g-C3N4是近年來報道的一種新型的有機(jī)聚合物半導(dǎo)體，具有中等寬度的能帶間隙，對可見光有良好的響應(yīng)，同時還具有價廉，易制備，化學(xué)和熱穩(wěn)定性高等特點，在光催化領(lǐng)域具有較大的發(fā)展前景。本文主要以g-C3N4為基底，研制出了三種復(fù)合型半導(dǎo)體光催化劑。
　　本研究首先通過簡單的固相研磨-焙燒法制備出了具有可見光響應(yīng)的DyVO4/g-C3N4復(fù)合型

3、高活性催化劑。為了研究催化劑的光催化反應(yīng)機(jī)理，我們對催化劑進(jìn)行了一系列表征。基于表征結(jié)果我們得到的結(jié)論是:復(fù)合型光催化劑DyVO4/g-C3N4的高活性是因為g-C3N4和DyVO4具有匹配的能帶電勢，并形成了半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了光生電子和光生空穴在催化劑中的分離，從而提高了DyVO4/g-C3N4復(fù)合物分解有機(jī)污染物的效速率。其次，通過沉淀法制備出了YVO4/g-C3N4復(fù)合催化劑，并運用BET、XRD、XPS、SEM、TEM、D

4、RS等方法對催化劑的結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能進(jìn)行了研究。實驗結(jié)果表明YVO4/g-C3N4復(fù)合催化劑在可見光下也表現(xiàn)出相當(dāng)出色的光催化性能。此外，通過循環(huán)反應(yīng)測試發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過五次回收利用，該催化劑性能穩(wěn)定，未見失活。最后，基于相同的原理，通過研磨-焙燒法制備出了t-LaVO4/g-C3N4和m-LaVO4/g-C3N4復(fù)合催化劑，考察了不同帶隙的LaVO4對g-C3N4的修飾效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)盡管m-LaVO4和t-LaVO4有著不同的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，