钒酸盐半导体光催化剂的制备与性质研究

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随着全球工业的发展进步,环境的污染问题越发严重,环境问题己成为人类生存和社会可持续发展所面临的最大挑战。自上世纪七十年代光催化剂被发现以来,光催化以其温和的反应条件和以太阳能作为光源推动降解反应等独特性质,逐渐成为人们争先研究的重点。然而,传统的光催化剂能带较宽,不能有效了利用太阳能,新型窄禁带半导体光催化剂的开发便逐渐兴起。本论文主要研究了采用水热方法合成新型半导体光催化剂BiVO4和Ag3VO4,并通过改变合成温度,pH值及掺杂改性等手段探讨了合成条件的改变对产物晶相、形貌及光催化性能的影响。本研究具体内容包括一下四部分:1、我们总结了近几年半导体催化剂在国内外的研究进展情况,并详细介绍了半导体光催化剂的光催化原理并且由原理深入介绍了提高半导体光催化性能的几种方法;同时对制备合成纳米半导体光催化剂的方法进行了表述;介绍了表面活性剂的发展及其在纳米材料的制备方面的应用;最后介绍了新型半导体光催化剂的发展,需要解决的问题及本论文的研究意义。2、采用一步水热法成功制备了中空微球状钒酸铋(BiVO4)半导体光催化剂,并通过对样品进行XRD,SEM,TEM,TG,Uv-vis的表征了解了BiVO4的晶相、形貌、热稳定性和紫外可见吸收性能。并通过在紫外光照射下降解亚甲基蓝(MB)和罗丹明B(RhB)证明制备的BiVO4具有很高的光催化活性。3、通过简单的水热法成功制备了单斜相钒酸银(Ag3VO4)光催化剂,考察了不同表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠(SDBG)、柠檬酸(HLC)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP))对产物形貌的影响。XRD测试表明Ag3VO4晶型不受表面活性剂的影响,并通过SEM及TEM对产物的微球形颗粒进行了表征。通过光催化降解MB和RhB表明Ag3VO4具有很好的光催化性能。4、在水热反应基础上通过分别掺杂过度金属离子Ag+和稀土元素离子Sm3+对BiVO4光催化剂进行改性,并通过XRD,SEM,Uv-vis等手段对产物的晶型晶相、微观形貌、紫外可见光谱等进行了测试表征。通过与未掺杂的BiVO4进行光催化性能对比发现掺杂改性后的BiVO4光催化性能明显好于未掺杂的BiVO4。
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