【摘 要】
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随着现代社会科学技术的进步,给人类的生活带来了许多便利的同时,环境污染和资源短缺的问题也接踵而来。为了寻找解决这些问题的方法,人们做了很多的努力,半导体光催化技术被认为是能够有效解决这些问题的方法之一。铋基半导体材料由于其低廉的价格和对环境的负担低同时还拥有不俗的光催化性能而受到广泛的关注。BiVO4是铋基半导体中的一种,不仅拥有铋基半导体的上述优点而且其结构和性能还容易被设计优化,因此本文选取B
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随着现代社会科学技术的进步,给人类的生活带来了许多便利的同时,环境污染和资源短缺的问题也接踵而来。为了寻找解决这些问题的方法,人们做了很多的努力,半导体光催化技术被认为是能够有效解决这些问题的方法之一。铋基半导体材料由于其低廉的价格和对环境的负担低同时还拥有不俗的光催化性能而受到广泛的关注。BiVO4是铋基半导体中的一种,不仅拥有铋基半导体的上述优点而且其结构和性能还容易被设计优化,因此本文选取BiVO4为研究目标,在其基础上通过简单的溶液干燥和煅烧法以及化学浸渍法制备了三种BiVO4基复合材料,通过构建异质结提高了BiVO4的光催化性能。（1）本章研究了在不锈钢网片上生长的纳米多孔BiVO4/Zn O纳米片异质结构。将Zn O纳米球作为Zn O纳米片的前驱体,Zn O纳米片的数量随着Zn O纳米球直径的增加而增加。光催化降解实验证实,由直径为300 nm的Zn O纳米球制备的BVO/Zn O-300催化剂比其他尺寸的Zn O纳米球制备的纳米复合材料具有更好的光催化性能。通过循环降解实验证明了催化剂的稳定性,与此同时,不锈钢网片上加载催化剂的结构设计有利于实际应用,因为光催化剂可以回收和重复利用,无需任何特殊的回收程序。此外,还通过自由基捕获实验对可能的光催化机理进行了研究。（2）本章讨论了在不锈钢网片上通过简单的化学浸渍法合成的BiOV4/BiOCl复合材料。被沉积在BiVO4上的金属Bi纳米球,经过Fe Cl3处理后形成了由二维BiOCl纳米片组成的三维花状结构,随着Fe Cl3用量的增加,三维花状结构的数量也随之增多。通过光催化降解测试,当Fe Cl3的用量为0.3 g时,所制备的BiVO4/BiOCl-0.3复合材料具备最优异的光催化活性。循环降解实验结果表明复合材料具有良好的稳定性和可重复利用性,通过活性物种测试讨论了BiVO4/BiOCl异质结构潜在的电荷转移机制。（3）本章使用简单的化学浸渍法,原位氧化沉积在BiVO4表面的金属Bi纳米球成功合成了BiVO4/BiOBr复合材料。在加入Na Br和Fe（NO3）3·9H2O后,Bi纳米球被氧化成为三维花状BiOBr纳米结构,通过改变氧化时间,研究了这种结构形成的过程。光催化降解实验表明,与纯BiVO4相比,BiVO4/BiOBr复合材料的光催化性能有显著提高,其光催化性能随着氧化时间的增加而增强,其中氧化时间为30分钟时制备的BiVO4/BiOBr-30具有最高的光催化活性。在十次重复降解之后,催化剂对甲基蓝的降解率仍能达到95%,表明BiVO4/BiOBr拥有很高的光稳定性,同时在BiVO4网片上原位氧化的策略又使其能够简单的进行重复使用,这些特点使其具有很大的实际应用潜力。此外,通过对电荷转移机制的讨论,证明其光催化性能的提升归因于异质结构的构建。BiVO4/BiOBr复合材料简单的制备方法和高重复利用率,为光催化剂的实际应用提供了一种新型策略。综上所述,本文通过使用简单的溶液干燥煅烧法和化学浸渍法,在不锈钢网上成功加载了铋基材料,制备出了三种异质结构光催化剂,显著提高了BiVO4的光催化活性,本文制备的光催化剂还具有很高的稳定性和可重复利用率,这为光催化剂进入实际应用提供一种新的策略。
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