光生载流子空间分离BiVO4基光催化材料的制备及其应用研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong495
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首先,以酸性前驱体浸渍的二氧化硅纳米小球作为硬模板,通过一步水热法,首次成功制备了BiVO4介孔单晶(MSCs)材料。在制备过程中,H+及BiVO4前驱体离子的双重扩散过程是形成介孔单晶的关键。通过这一过程,能有效地在模板中生成晶核,并提供充足的Bi3+和VO43-进行晶体生长。光解水产氧实验表明介孔单晶的产氧效率比BiVO4单晶提高了近10倍。电化学测试及比表面积分析结果表明:BiVO4 MSCs具有较高的光催化活性,一方面是由于介孔结构能提供大的比表面积;另一方面,介孔单晶结构也能有效地缩短光生载流子的传输距离,极大地抑制了载流子在传输过程中的复合。  其次,我们通过选择性光还原和沉淀沉积法制备了具有Z-型结构的光催化材料CdS-Au-BiVO4。由于BiVO4{010}与{110}晶面间存在能级差异,光生电子会在{010}面上定向聚积。所以在光照下,Au纳米粒子能选择性地锚定在{010}晶面。另外,S前驱体和Au纳米粒子之间存在很强的S-Au键,因此,CdS可以进一步的定向沉积在Au纳米粒子表面。与BiVO4、 Au-BiVO4以及Cd-BiVO4相比,CdS-Au-BiVO4在降解四环素和罗丹明B反应中展现出更高的光催化活性。循环实验表明,该材料具有良好的光稳定性。分析和表征结果证实,CdS-Au-BiVO4的Z-型结构不仅可以降低光生载流子的复合速率,还能使具有更强氧化还原能力的空穴和电子得以保留。  最后,通过两步法成功制备得到了AgBr-Ag-BiVO4。该催化剂同时具备晶面异质结和Z-型架构,是一种新型的光催化材料。分析和表征结果表明,AgBr-Ag-BiVO4的电荷分离能力远远高于BiVO4和Ag-BiVO4,从而使其在可见光下降解罗丹明B和四环素中具有更高的光催化活性。
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