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光催化凭借其绿色环保和广阔的应用前景已成为当前的研究热点,而研制高效的光催化剂则是该领域的研究核心之一。近年来,Bi系半导体光催化剂因其在可见光下具有良好的光催化性能,已引起了人们的广泛关注。钒酸铋(BiVO4)作为典型铋系光催化剂已被国内外学者广泛研究,并被通过各种改性手段进一步提高了光催化性能。本文主要对BiVO4纳米材料的制备、改性及其光催化性能进行研究,主要内容包括以下几个方面: (1)以五水硝酸铋和偏钒酸铵为原料,通过水热合成法制备出BiVO4的纳米粉体材料。室温下采用氨水调节前驱体的酸碱度pH=3,随后在180℃水热6 h是制备棒状结构BiVO4光催化剂的最佳制备条件。通过可见光(λ>420 nm)照射降解染料亚甲基蓝MB(10 mg/L)溶液来评估其光催化性能。结果表明,可见光照射180 min后,在最佳制备条件下制备的BiVO4对MB的降解率可达到80%以上。 (2)通过一步水热法,在上述最佳制备条件下成功合成出系列Ag修饰改性BiVO4复合光催化剂。与纯-BiVO4样品相比,Ag-BiVO4样品的结晶度相对较高,并且棒状纳米粒子进一步生长,其光催化活性均有了较为明显的提高。当AgNO3的加入量为3 mol%时,对亚甲基蓝MB(10 mg/L)溶液的降解率提高近10%。Ag-BiVO4样品棒状粒子的比表面积较大是其光催化活性较高的主要原因,而结晶度的提高可以有效地降低光生电子-空穴对的复合。 (3)首次选用葡萄糖为添加剂,以 EDTA作为络合剂,采用辅助水热法结合热处理成功制备出形貌可控的四角星形 BiVO4光催化剂。四角星形BiVO4光催化剂的禁带宽度约为2.36 eV,小于棒状BiVO4光催化剂的禁带宽度,使其更易产生光生电子-空穴对。当在可见光的照射90 min后,四角星形BiVO4光催化剂对亚甲基蓝MB(5 mg/L)溶液的降解率可达55.9%,相对于单纯水热法制备的BiVO4对亚甲基蓝MB(5 mg/L)溶液的降解率提高了近20%。四角星形BiVO4光催化剂光催化性能提高的主要原因是其拥有较大的比表面积和独特的形貌。