本文關鍵詞：可見光響應釩酸鉍制備及光催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱理工大學》 2015年

可見光響應釩酸鉍制備及光催化性能研究

李丹  

【摘要】：目前，環(huán)境污染和能源問題是人們面臨的挑戰(zhàn)和迫切需要解決的難題，因此，能充分利用太陽能實現光解水制氫或降解有機污染物的新型光催化材料及催化技術成為近年來的研究方向。釩酸鉍（BiVO4）是一種可見光響應的光催化劑，窄的帶隙寬度，且制備簡單等優(yōu)點，因此，這一新型光催化劑倍受關注。然而在光催化反應中，BiVO4產生的載流子傳輸效率較差，容易引起電子-空穴對復合而影響光催化效率。本文主要對釩酸鉍光催化劑進行改性及光催化性能進行研究。 采用水熱法合成了BiVO4粉體及BiVO4/石墨烯復合材料。利用X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、熒光發(fā)射光譜（PL）、紫外-可見漫反射光譜（DRS）對樣品進行表征，以及通過降解亞甲基藍來評價光催化活性，從而確定較好的工藝條件。研究表明：pH=6，180℃條件下合成了單斜相釩酸鉍，形狀規(guī)則，發(fā)射光譜強度最低，，理論上電子-空穴復合率最低；這一條件下制備的BiVO4對亞甲基藍的脫色效果較好。 深入地研究了氧化石墨烯（GO）的加入量對BiVO4粉體結構、形貌及性能的影響。XRD分析表明，RGO的加入沒有破壞BiVO4的晶體結構；SEM分析表明，成功制備出BiVO4暴露（010）晶面負載石墨烯；PL分析表明，發(fā)射光譜強度顯著下降，石墨烯中存在的離域大π鍵作為一個大的電子受體，光生電子移向石墨烯表面，抑制電子－空穴的有效復合，致使光催化材料的催化活性提高。BiVO4/RGO對亞甲基藍的脫色率比純BiVO4顯著上升。 采用溶膠-凝膠法制備B-BiVO4，利用XRD，XPS，TEM，DRS對樣品進行表征和光電化學（PEC）分解水在可見光下的光催化活性。XRD分析表明，硼摻雜前后BiVO4的衍射峰位置無偏移，未發(fā)現除單斜相BiVO4以外明顯的衍射峰；TEM分析表明，與純BiVO4相比，非金屬元素硼摻雜引起結晶度的增加。晶體尺寸增加與XRD圖譜中減小的（112）晶面的衍射峰的最大半高寬相對應；XPS分析表明，B1s在192.3eV存在特征峰。在前驅體中硼元素是以三價態(tài)硼酸的形式存在�；诼瓷涔庾V和硼的芯能級，所觀察到的B1s峰位于192.3eV是由于B在BiVO4晶格間隙。此外，摻雜3.0at%B導致Bi4f7/2的峰負向移動和O1s正向移動。這源于B帶正電荷摻雜在BiVO4間隙。通過線性掃描伏安曲線（LSV）、光電轉化效率（ABPE）、電化學阻抗（EIS）對B-BiVO4這一體系進行光電性能測試，研究表明：0.6at%B摻雜BiVO4光陽極的光電流密度是純BiVO4的11倍，0.6at%B電荷傳輸阻抗最低。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36
【目錄】：

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