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随着社会的不断发展,能源危机和环境污染问题备受瞩目,利用可见光光催化降解有机污染物成为解决该问题的重要手段。而开发新型半导体光催化材料对于实现太阳能的高效利用意义重大。BiVO4和Bi2MoO6是两种典型的铋系光催化材料,具有良好的可见光吸收性能,但其活性较低限制了其实际应用。本文探索了基于BiVO4和Bi2MoO6的复合半导体材料的设计与合成,研究了Bi2MoO6/BiVO4、AgVO3/BiVO4以及FeVO4/Bi2MoO6复合光催化材料的活性及其提高机理。本文的主要研究内容如下:
1.先以水热法分别制备了Bi2MoO6和BiVO4,然后采用浸渍-热处理法制备Bi2MoO6/BiVO4复合光催化剂,通过XRD、SEM、EDS、XPS和UV-vis DRS等表征手段,分析其晶相组成、表面形貌、元素组成和价态、以及光吸收性能。并通过在可见光下降解甲基橙评价Bi2MoO6复合比例对BiVO4活性的影响。结果表明,Bi2MoO6与BiVO4复合比例为5%(重量比)时,BiVO4活性提高最大,光照50min对甲基橙降解率为55.2%。较纯BiVO4活性提高9.3%。Bi2MoO6/BiVO4降解甲基橙的最佳光催化剂投加量为0.4g/L。
2.采用水热法制备不同复合比例的AgVO3/BiVO4复合光催化剂,通过XRD、SEM、EDS、XPS、UV-vis等手段进行表征,并通过降解甲基橙溶液评价复合光催化剂的活性。结果表明,当AgVO3与BiVO4复合比例(摩尔比)为0.7∶1时,对BiVO4活性提高最大,光照50min对甲基橙降解率为97.0%。较纯BiVO4提高了79.4%。AgVO3/BiVO4降解甲基橙的最佳光催化剂投加量为0.15g/L。
3.首先采用水热法制备Bi2MoO6,然后通过液相沉淀法制备FeVO4复合Bi2MoO6光催化剂,通过XRD、SEM、EDS、XPS、UV-vis等手段进行表征,并通过降解罗丹明B溶液评价复合光催化剂的活性。结果表明,当FeVO4与Bi2MoO6复合比例为3%(摩尔比),活性提高最明显,可见光下,50min对罗丹明B的降解率为64.5%,较Bi2MoO6提高了27.1%。FeVO4/Bi2MoO6降解罗丹明B的最佳最佳光催化剂投加量为0.15g/L。
论文研究结果表明,采用半导体复合方式能有效提高Bi2MoO6和BiVO4光催化活性。分析活性提高的主要原因在于:两种不同光催化材料复合,能起到捕捉电子和空穴的作用,从而抑制光生电子-空穴的复合,提高光催化活性。
1.先以水热法分别制备了Bi2MoO6和BiVO4,然后采用浸渍-热处理法制备Bi2MoO6/BiVO4复合光催化剂,通过XRD、SEM、EDS、XPS和UV-vis DRS等表征手段,分析其晶相组成、表面形貌、元素组成和价态、以及光吸收性能。并通过在可见光下降解甲基橙评价Bi2MoO6复合比例对BiVO4活性的影响。结果表明,Bi2MoO6与BiVO4复合比例为5%(重量比)时,BiVO4活性提高最大,光照50min对甲基橙降解率为55.2%。较纯BiVO4活性提高9.3%。Bi2MoO6/BiVO4降解甲基橙的最佳光催化剂投加量为0.4g/L。
2.采用水热法制备不同复合比例的AgVO3/BiVO4复合光催化剂,通过XRD、SEM、EDS、XPS、UV-vis等手段进行表征,并通过降解甲基橙溶液评价复合光催化剂的活性。结果表明,当AgVO3与BiVO4复合比例(摩尔比)为0.7∶1时,对BiVO4活性提高最大,光照50min对甲基橙降解率为97.0%。较纯BiVO4提高了79.4%。AgVO3/BiVO4降解甲基橙的最佳光催化剂投加量为0.15g/L。
3.首先采用水热法制备Bi2MoO6,然后通过液相沉淀法制备FeVO4复合Bi2MoO6光催化剂,通过XRD、SEM、EDS、XPS、UV-vis等手段进行表征,并通过降解罗丹明B溶液评价复合光催化剂的活性。结果表明,当FeVO4与Bi2MoO6复合比例为3%(摩尔比),活性提高最明显,可见光下,50min对罗丹明B的降解率为64.5%,较Bi2MoO6提高了27.1%。FeVO4/Bi2MoO6降解罗丹明B的最佳最佳光催化剂投加量为0.15g/L。
论文研究结果表明,采用半导体复合方式能有效提高Bi2MoO6和BiVO4光催化活性。分析活性提高的主要原因在于:两种不同光催化材料复合,能起到捕捉电子和空穴的作用,从而抑制光生电子-空穴的复合,提高光催化活性。