磷酸鉍納米光催化劑的可控制備與改性.pdf

1、基于大的偶極矩，單斜相磷酸鉍（BiPO4，空間群：P21/n）作為光催化劑在紫外光下具有優(yōu)于 P25（商業(yè)二氧化鈦）的光催化降解染料活性；并且它具有廉價，穩(wěn)定，耐光腐蝕的特點。此外，BiPO4中的磷酸根（PO43-）具有誘導效應，可以產生內建電場以促進光生載流子的傳遞與分離。因此，BiPO4在近幾年受到研究者的廣泛關注。然而，一方面，由于BiPO4的禁帶寬度過大（約3.8~4.2 eV），不能被可見光激發(fā)，使其光響應受到限制；另一方面，

2、光生電子與空穴的分離效率需要進一步得到提高。目前，提高BiPO4的光量子效率及光能利用率是對其實施改性的兩大目標。
　　在此研究背景下，本實驗通過 PO43-表面修飾和與半金屬進行復合兩種方法，分別制備出了紫外光活性提高的BiPO4與具有可見光活性的Bi/BiPO4復合物。研究中，通過液相降解染料甲基橙（MO）、氣相降解一氧化氮（NO）對所制備樣品的光催化活性進行評價；與此同時，使用 X-射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SE

3、M）、透射電子顯微鏡（TEM）、傅里葉紅外光譜儀（FTIR）、紫外可見漫反射光譜儀（UV-vis DRS）、X-射線光電子能譜儀（XPS）、光致發(fā)光光譜（PL）、熱重分析（TGA）等對樣品的物理化學性質進行了表征，使用電化學工作站對樣品的光電性能進行了測試，并進一步利用電子順磁共振波譜儀對催化過程中的活性氧化自由基進行了鑒定，由此推測出光催化機理。具體實驗結果如下：
　　1.采用水熱法，制備出紫外光活性大幅提高的 PO43-表面修

4、飾 BiPO4。通過PO43-表面修飾，樣品結晶度更加良好，形貌更均一。PO43-修飾作為一種改性方法，其對水的強烈吸附使得樣品表面H2O增多，有利于捕獲光生空穴形成羥基自由基（?OH），進一步促進空穴與電子的分離，有效提高BiPO4降解MO的光催化性能。
　　2.采用溶劑熱法，控制不同的溶劑熱反應時間，制備出一系列Bi含量不同的Bi/BiPO4復合物。局域表面等離子體（SPR）效應使得從Bi轉移到BiPO4的熱電子增多，促進了主