可见光响应的bivo4tio2纳米复合光催化剂

《可见光响应的bivo4tio2纳米复合光催化剂》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第30卷，第7期2010年7月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysisV01．30．No．7，ppl944—1947July，2010可见光响应的BiV04／Ti02纳米复合光催化剂嵇天浩，杨芳，周娇艳，杜海燕，孙家跃北京工商大学化学与环境工程学院，北京100048摘要通过水热法制备了两种新型纳米复合材料BiVO,／Ti02，并对其晶体结构、形貌尺寸及光催化活性进行了测试。X射线粉末衍射测试结果表明，这两种复合材料均是由单斜相BiV04和锐钛矿型Ti02构成；

2、扫描电镜和透射电镜测试结果表明，两种样品均为BiVO。纳米颗粒负载于Ti02纳米线上；通过测试紫外一可见吸收光谱可观察到BiV04／Ti02的吸收边相对于纯Ti02明显发生了红移；在相同实验条件下，对亚甲基蓝的可见光催化降解实验结果表明，由含Bi3+钛酸盐纳米线制备的BiVO,／Ti02的光催化活性远高于纯BiV04和TiQ半导体材料。关键词纳米复合物；BiV04／TiOz；光催化剂；可见光响应；水热合成中图分类号：0482文献标识码：ADOI：10．3964／j．issn．1000-0593(2010}

3、07—1944—04引言二氧化钛(Ti02)是一种非常重要的半导体材料，它具有化学性质稳定、耐化学和光化学腐蚀以及无毒等特性，因而，在可见光催化、污水处理及空气净化等方面有着很大的潜在应用价值D-4]。然而，二氧化钛仍存在诸多缺陷，如，禁带宽度较宽(3．2eV左右)，仅能吸收太阳光谱中紫外光部分，因而太阳能利用率低，限制了其实际的应用。有研究发现，将禁带宽度小于Ti02的半导体与Ti02复合是拓宽物质吸收边的一种有效方法[5]。例如，Kudo等对CdS-Ti02复合光催化剂的研究表明：CdS使Ti02的激

4、发波长扩展到了可见光区，改善了光催化活性[引。另外，Tioz—SnQ[7]或Ti(]2一w03[81等氧化物半导体间的复合研究也启示我们，寻找适当的窄带半导体与Ti晓纳米线复合能得到高效的复合型光催化剂。BiVO,是一种性能优越的窄带半导体，具有一定的耐酸碱性和化学稳定性。这种材料具有单斜晶系的白钨矿型晶体，其禁带宽度为2．4eV，在可见光(>420rim)下，可催化分解水[9’lo]及降解有机污染物[11]。然而，纯BiV04的吸附能力差且电子一空穴对较难分离，所以，纯BiVQ的催化活性不高。若将BiV

5、04与Ti02复合，将可能获得较好的可见光催化材料。本文使用具有层状结构的钛酸盐纳米线，通过水热法合成了两种新型的BiV0l／Ti02纳米复合物，并对其物质结构、形貌以及光催化性能进行了研究。结果表明，这两种半导体经过适当复合后所形成的纳米复合材料不仅拓宽了TiQ的光吸收范围，而且其可见光光催化活性也非常高，可望在污水处理、空气净化或光解水等方面发挥作用。1实验1．1试剂与仪器使用试剂有：偏钛酸(CP)，氢氧化钠(AR)，硝酸铋(AR)，偏钒酸铵(AR)，硝酸(2．0tool·L-1)，氨水(28％～34

6、％)。测试仪器有：D／max2200PC型X射线衍射仪；JE-0IJSM5800型带有能谱仪的扫描电子显微镜；HITACHIH8000型透射电子显微镜；GBCUv_Viscintra10e型紫外一可见吸收光谱仪。1．2BiVO,／Ti02纳米复合材料的制备1．2．1钛酸盐纳米线的制备称0．4g偏钛酸(H2TiQ)细粉，与30mL10tool·L-1NaOH溶液混合，于180℃反应34h，自然冷却后制得白色沉淀物，过滤，用1mol·L-1硫酸溶液和去离子水洗涤至中性，得到具有层状结构的前驱体钛酸盐纳米线(简

7、称NT0)[12．1“。1．2．2BiV04／Tioz纳米复合物的制备第一种纳米复合物的制备：首先，将硝酸铋和偏钒酸铵按摩尔比Bi：V=I：1分别溶于2．0tool·L-1硝酸中，混合得黄色溶液。用氨水将溶液的pH值调至10，再加入0．6gNTO，在搅拌30rain后放入反应釜中，于180℃反应48h，收稿日期：2009—08-01。修订日期：2009—11-06基金项目：国家自然科学基金项目(20473007)和(973计划)项目(2006CB932605)资助作者简介：嵇天浩。1966年生，北京工商大

8、学化学与环境工程学院教授e-mail：jitianhao(罾th．btbu．edu．cn万方数据第7期光谱学与光谱分析1945得到负载有钒酸铋的钛酸盐纳米线复合物(BiV04／NTO)。然后，将BiV04／NTO用去离子水离心洗涤至中性，于160℃进一步水热处理15h，制得BiV04／TiQ纳米复合材料(简称圈D1)。为了对比，我们也合成了另一个样品啪，除了用氨水将溶液的pH值调至2替代调至10以外，其他制备条件和过程皆与BT