bivo_4基复合催化剂的制备、表征及其光催化性能研究

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1、硕士学位论文BiVO4基复合催化剂的制备、表征及其光催化性能研究作者姓名尹佳芝学科专业环境科学指导教师黄少斌教授所在学院环境与能源学院论文提交日期2015年5月PreparationandChracterizationofBiVO4CompositesandItsPhotocatalyticPerformanceADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YinJiaZhiSupervisor：Prof.HuangShaobinSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,C

2、hina摘要当今世界，环境污染和能源短缺成为了制约人类社会可持续发展的两大难题。而光催化技术被认为是一种在环境污染净化和清洁能源生产方面极具应用前途的技术。钒酸铋作为一种在可见光区有着很强光响应能力的催化剂，具有很好的光催化性能。但是钒酸铋材料比表面积小，电子空穴对易复合，限制了其催化活性。针对钒酸铋这些缺陷，本文尝试将钒酸铋与一些其他半导体复合，期望可以使得复合催化剂具备很强的可见光响应能力，同时也期望经过复合的半导体材料能够光解水产生氢气。主要研究内容和结论如下：利用水热方法合成不同摩尔比例的SnO2/BiVO4和In2O3/BiVO4复合光催化剂，采用微乳法结合水热

3、法制备不同铋钛摩尔比的TiO2/BiVO4复合催化剂。采用XRD、SEM、TEM、Raman、UV-visDRS、XPS、BET、FT-IR等表征手段对制备的复合材料进行表征。研究了SnO2/BiVO4和In2O3/BiVO4复合材料在可见光下的光催化降解甲基蓝(MB)的性能，结合各表征结果和能带结构初步探讨了复合材料光催化的机理。研究结果表明，复合比例对于复合催化剂的催化性能影响很大，且存在一个最佳的复合比例。当SnO2与BiVO4复合比例为3:7的时候，复合催化剂（S3B7）获得最高的光催化性能。而当In2O3与BiVO4复合比例为5:5的时候，复合催化剂（I5B5）

4、获得最高的光催化性能。研究了TiO2/BiVO4复合材料在紫外光和可见光下光解水产氢的能力，并结合各表征结果和能带结构初步探讨了复合材料光催化的机理。研究结果表明，BiVO4单体在可见光和紫外光条件下都不能产生氢气，而TiO2/BiVO4复合催化剂则具有良好的产氢性能。在紫外光条件下，制备的30-BVO复合催化剂的光解水产氢效率要高于P25型TiO2催化剂。在可见光条件下，TiO2单体没有光解水产氢能力，而制备的TiO2/BiVO4的复合催化剂则有良好的可见光产氢性能，且当铋钛摩尔百分比为90的时候，制备的90-BVO复合样品具备最佳的的光解水产氢能力。关键词：BiVO4

5、；SnO2；In2O3；TiO2；复合物；光催化IABSTRACTNowadys,Environmentalpollutionandenergyshortagehavebecometheobstaclesofthecontinualdevelopmentofhumanbeing.Photocatalytictechnologyhasbeenconsideredtobeapromisingtechnologybecauseofitsapplicationintheenvironmentpollutionpurificationandcleanenergyproduction

6、.Bismuthvanadateasaphotocatalyst,ithasverystronglightresponseinthevisiblelightregionandhasaverygoodphotocatalyticperformance.However,thedefectsofsmallspecificsurfaceareaandlowseparationefficiencyinelectronholepairforbismuthvanadatelimititscatalyticactivity.Inviewofthesedefects,inthispaper

7、theresearcherattempttofabricatebismuthvanadatecompositesbycouplingbismuthvanadatewithsomeothersemiconductorandexpecttosynthesizecompositecatalystwhichhavethestrongervisiblelightresponseability.Inaddition,italsoexpecttoobtaintheabilityofgeneratinghydrogenbysplittingw