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钒酸铋(BiVO4)是一种半导体材料,最早被用作黄色颜料,近年来,由于其具有禁带宽度窄、高化学稳定性、高太阳光利用率、无毒等优点,而成为光催化领域研究的热点。BiVO4具有单斜白钨矿相、四方白钨矿相、四方锆英石相三种晶体结构,其中,单斜相BiVO4在可见光下具有一定的光催化活性,但是由于光生载流子复合率较高,其光催化效率仍有待提高。本文以NH4VO3与Bi(NO3)35H2O为原料,采用微波水热法合成了BiVO4粉体,通过XRD、FESEM、TEM、XPS、UV-vis、BET等一系列测试方法对BiVO4粉体的晶相、形貌、光性能等进行了表征,以在不同光源下降解罗丹明B溶液(RhB)的效率评价粉体的光催化性能,重点研究了单斜相BiVO4的可控制备和BiVO4掺杂改性这两方面问题。(1)为了实现单斜相BiVO4的可控制备,本文以NaOH为pH值调节剂,研究了前驱液pH值这一关键制备因素对BiVO4粉体物相、形貌及光催化性能的影响,研究了不同pH区域合成的BiVO4结构、形貌与光催化性能的对应关系,总结了合成单斜相BiVO4粉体的pH范围,并对不同晶型之间的转换机理进行了深入研究。实验结果证明,pH=4.26-9.76时合成的BiVO4都是不规则棒状或树枝状的单斜相晶体,pH=7.81时合成的不规则短棒状晶体在模拟太阳光下光催化活性最好,光照5h后RhB降解率为54%。(2)为了提高BiVO4粉体的光催化效率,以C6H12O6为碳源,对BiVO4进行碳掺杂,探讨了碳掺杂量、保温温度、保温时间对C/BiVO4粉体结构、形貌及光催化性能的影响。实验结果表明,碳掺杂诱发四方相BiVO4的生成,低温(160℃,180℃)使四方相BiVO4含量增多,在紫外光和模拟太阳光下,碳掺杂量为15at%,200℃保温40min制得的C/BiVO4粉体的光催化效率比纯相BiVO4的光催化效率分别高出36%和29%。(3)为了进一步提高BiVO4粉体的光催化效率,以NaN3为氮源,合成了具有(040)活性晶面的N/BiVO4粉体,分别研究了氮掺杂量、保温温度、保温时间对N/BiVO4粉体结构、形貌及光催化性能的影响。实验结果表明,制得的N/BiVO4粉体都沿(040)晶面取向生长,呈片状,晶粒尺寸小,禁带宽度窄,在不同光源下的光催化活性都高于纯相BiVO4粉体。在紫外光和模拟太阳光下,氮掺杂量为110at.%,200℃保温40min制得的N/BiVO4粉体的光催化效率比纯相BiVO4的光催化效率分别高出96%和34%。(4)为了进一步提高BiVO4粉体的可见光催化效率,分别以Er(NO3)36H2O和Yb(NO3)36H2O为铒源和镱源,对BiVO4进行稀土元素掺杂,研究了稀土离子掺杂量对Er/BiVO4粉体和Yb/BiVO4粉体结构、形貌及模拟太阳光下的光催化活性的影响。研究发现,Er/BiVO4和Yb/BiVO4均为四方相,晶粒尺寸较小,多为纳米级,Er/BiVO4在某些可见光区有吸收(490nm,525nm和605-620nm)。四方相Er/BiVO4和Yb/BiVO4在模拟太阳光下的光催化活性明显优于单斜相BiVO4光催化活性,Er3+和Yb3+的掺杂将BiVO4的光催化效率提高了90%,达到了对其改性的目的。