不同方法改性Bi系半導體光催化材料.pdf

1、鉍系半導體光催化材料因擁有 Bi6s電子軌道、對可見光區有顯著的吸收能力、較高光催化活性、對染料的降解無選擇性等，被認為是能夠代替傳統催化劑且極具潛力的新型光催化材料。然而，并非所有含Bi3+離子的材料都具有高活性，部分鉍系材料自身具有本征缺陷、易光腐蝕及導帶位置不夠高等諸多問題而限制了其廣泛應用。
　　本文重點研究了采取不同方式改性鉍系光催化材料。通過多種不同測試對催化劑的晶體結構、物相組成、形貌等進行表征，對樣品比表面積及孔徑

2、分布進行分析。在可見光照射下（λ>420 nm），以甲基橙、甲基藍為目標降解物染研究所制備的催化劑性能，并對催化劑的結構、形貌組成、光吸收與其光催化活性之間的關系加以解釋。
　　本文的具體研究工作如下：
　　1）通過高溫固相法制備了Bi1-xNixVO4（x=0.05～1.2）固溶體光催化劑。所制備的催化劑為微米級的塊狀顆粒，且隨著 NiO加入量的增大，Bi1-xNixVO4逐漸從顆粒狀向層狀發展。Bi1-xNixVO4屬于

3、 BiVO4與 Ni2V2O7形成的偽二元固溶體，該體系的比表面積較小，約為0.5～1.9 m2/g，對光的最大吸收波長在560 nm左右，相比于純的BiVO4，Bi1-xNixVO4對光的吸收波長明顯紅移，其禁帶寬度約為2.22～2.29 eV。樣品Bi0.7Ni0.3VO4在可見光下降解甲基橙實驗中表現出的光催化活性遠優于純BiVO4，300 W氙燈光照150 min后，其降解甲基橙的最終效率為97.12％。
　　2）采用二次

4、水熱法，合成有三維花狀結構的BiVO4-Bi2O3。探究不同反應時間及反應溫度對光催化劑的影響。實驗結果表明，制備BiVO4-Bi2O3為BiVO4、δ-Bi2O3和β-Bi2O3三相混晶。樣品具有規整的三維花狀結構，當反應溫度及時間增加，花狀結構松散變為堆積的片層，影響了樣品的比表面積和結晶度。所制備的BiVO4-Bi2O3能夠響應波長495 nm以內的可見光，禁帶寬度約為2.4～2.56 eV。反應條件為160℃，15 h下所得的B

5、iVO4-Bi2O3樣品具有最優的光催化活性，在300W氙燈光照120 min后，樣品降解甲基橙效率為97.07%；
　　3）采用二次水熱法合成Bi2O3-TiO2 p-n異質結復合物。在FTO上合成枝狀結構的TiO2作為基底，以Bi2O3的晶種濃度及生長液濃度為變量，探究Bi2O3-TiO2 p-n結形成的最佳生長條件。實驗結果表明，形成的樣品為Bi2O3-TiO2復合物，其形貌為直徑1μm左右的Bi2O3球生長在枝狀TiO2基