钒酸铋复合光催化剂的改性及光催化性能的研究.pdf

《钒酸铋复合光催化剂的改性及光催化性能的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、瞎西料技大学论文题目：钒酸铋复合光催化剂的改性及光催化性能的研究学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：材料科学与工程学院硕士生：张丽丽导师：谈国强教授2014年5月MODIFICATIoNoFBiV04CoMPoSITEPHOTOCATALYSTANDITSPHOTOCATALYTICPRoPERTIESAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofE

2、ngineeringScienceByLiliZhangSupervisor：Prof．GuoqiangTanMay2014钒酸铋复合光催化剂的改性及光催化性能的研究摘要钒酸铋(BiV04)是一种半导体材料，最早被用作黄色颜料，近年来，由于其具有禁带宽度窄、高化学稳定性、高太阳光利用率、无毒等优点，而成为光催化领域研究的热点。BiV04具有单斜白钨矿相、四方白钨矿相、四方锆英石相三种晶体结构，其中，单斜相BiV04在可见光下具有一定的光催化活性，但是由于光生载流子复合率较高，其光催化效率仍有待提高。本文以NH4V03与Bi(N03)3·5H20

3、为原料，采用微波水热法合成了BiV04粉体，通过XRD、FESEM、TEM、XPS、UV-vis、BET等一系列测试方法对BiV04粉体的晶相、形貌、光性能等进行了表征，以在不同光源下降解罗丹明B溶液(RhB)的效率评价粉体的光催化性能，重点研究了单斜相BiV04的可控制备和BiV04掺杂改性这两方面问题。(1)为了实现单斜相BiV04的可控制备，本文以NaOH为pH值调节剂，研究了前驱液pH值这一关键制备因素对BiV04粉体物相、形貌及光催化性能的影响，研究了不同pH区域合成的BiV04结构、形貌与光催化性能的对应关系，总结了合成单斜相BiV

4、04粉体的pH范围，并对不同晶型之间的转换机理进行了深入研究。实验结果证明，pH=4．26．9．76时合成的BiV04都是不规则棒状或树枝状的单斜相晶体，pH=7．81时合成的不规则短棒状晶体在模拟太阳光下光催化活性最好，光照5h后RhB降解率为54％。(2)为了提高BiV04粉体的光催化效率，以C6H1206为碳源，对BiV04进行碳掺杂，探讨了碳掺杂量、保温温度、保温时间对C／BiV04粉体结构、形貌及光催化性能的影响。实验结果表明，碳掺杂诱发四方相BiV04的生成，低温(160。C，180oc)使四方相BiV04含量增多，在紫外光和模拟太

5、阳光下，碳掺杂量为15at％，200℃保温40min制得的C／BiV04粉体的光催化效率比纯相BiV04的光催化效率分别高出36％和29％。(3)为了进一步提高BiV04粉体的光催化效率，以NaN，为氮源，合成了具有(040)活性晶面的N／BiV04粉体，分别研究了氮掺杂量、保温温度、保温时间对N／BiV04粉体结构、形貌及光催化性能的影响。实验结果表明，制得的N／BiV04粉体都沿(040)晶面取向生长，呈片状，晶粒尺寸小，禁带宽度窄，在不同光源下的光催化活性都高于纯相BiV04粉体。在紫外光和模拟太阳光下，氮掺杂量为110at．％，200℃

6、保温40min制得的N／BiV04粉体的光催化效率比纯相BiV04的光催化效率分别高出96％和34％。(4)为了进一步提高BiV04粉体的可见光催化效率，分别以Er(N03)3·6H20和Yb(N03)3·6H20为铒源和镱源，对BiV04进行稀土元素掺杂，研究了稀土离子掺杂量对Er／BiV04粉体和Yb／BiV04粉体结构、形貌及模拟太阳光下的光催化活性的影响。研究发现，Er／BiV04和Yb／BiV04均为四方相，晶粒尺寸较小，多为纳米级，Er／BiV04在某些可见光区有吸收(490nm，525nm和605．620nm)。四方相Er／BiV

7、04和Yb／BiV04在模拟太阳光下的光催化活性明显优于单斜相BiV04光催化活性，Er3+和Yb3+的掺杂将BiV04的光催化效率提高了90％，达到了对其改性的目的。关键词：BiV04粉体，pH值，非金属掺杂，稀土离子掺杂，光催化ⅡMODIFICATIONOFBiV04COMPOSITEPHOTOCATALYSTANDITSPHOTOCATALYTICPRoPERTIESABSTRACTAsasemiconductormaterial，bismuthvanadate(BiV04)hasbeenusedasyellowpigmentforman

8、yyears．Inrecentyears，duetothenarrowbandgap，higherstability,highersunlightut