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1、第33卷第4期影像科學與光化學Vo1．33No．42015年7月aagin~ScienceandPhotochemisthttp7fwww．yxkxyghx．org高活性釩酸鉍的尿素沉淀法控制合成及其光催化活性增強機制研究張金秋，張妍，朱玉坤，彭彥華，周曉晨，于建強(1．青島大學化學科學與工程學院山東省海洋生物質纖維材料與紡織協(xié)同創(chuàng)新中心，山東青島266071；2．中國科學院蘭州化學物理研究所清潔能源化學與材料實驗室，甘肅蘭州730000)摘要：通過普通尿素沉淀法、超聲協(xié)助和水熱尿素法合成出高結晶度的單斜晶白鎢礦型的
2、釩酸鉍粉末。利用XRD、SEM、DRS等手段分別對合成材料的晶型、微觀形貌及光物理性質等進行研究。結果表明3種方法均能得到結晶度較高的釩酸鉍顆粒，但微觀形貌上有較大差異。在可見光下對難生化降解的紅色染料FN一3G的降解效果表明，所合成的三種BiVO樣品的光催化性能均較好，超聲協(xié)助法和水熱法合成的樣品光催化活性增強的機制主要歸因于結晶度的提高和比表面積的增大。結晶度的提高可降低電子和空穴復合幾率，從而增強光電轉換效率；而比表面積的增大主要提高了染料分子的吸附能力。關鍵詞：釩酸鉍；光催化；可見光；超聲合成；均相沉淀doi
3、：10．7517／j．issn．1674—0475．2015．04．336文章編號：1674—0475(2015)04—0336—09隨著人類社會的發(fā)展和進步，日益嚴重的環(huán)陽能，其中最主要的原因是TiO。本身的帶隙較境問題和能源危機已經嚴重影響了人類的生產和寬l2]，這讓其只在紫外光區(qū)才有響應，而太陽光的生活，而光催化技術的發(fā)展為這兩大問題的解決能量主要集中在可見光區(qū)，因此開發(fā)具有可見光提供了巨大的潛力。自從20世紀70年代響應的光催化材料是提高太陽能利用率、實現(xiàn)光Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)rriOz能夠在光
4、的照射下催化產業(yè)化的關鍵。使水分解為氫氣和氧氣以來¨1]，TiO以其高活性、近年來，科學家們已經開發(fā)了許多種新型半化學性質穩(wěn)定、無毒和低成本等優(yōu)勢，成為光催化導體光催化劑，例如Bi2WO6[引、Bi2MoO6[、領域的研究熱點。但是經過多年的研究，TiO的InMO[5]、BiVOl6等，這些催化劑的帶隙較窄，可光催化技術仍難以實現(xiàn)高效廉價的轉化和利用太見光的能量足以將其電子從價帶激發(fā)到導帶上，2014一l1—2O收稿，2015—0428錄用國家自然科學基金項目項目(50878107和41206067)和中國博士后科學
5、基金項目(214M551869)資助*通訊作者，E-mail：jianqyu@qdu．edu．cn(于建強)，zhangyanchem@qdu．edu．cn(張妍)336第4期張金秋等：高活性釩酸鉍的尿素沉淀法控制合成及其光催化活性增強機制研究337因此它們的吸收邊均在可見光區(qū)。其中，釩酸鉍度較高，光催化性能較好。但是就筆者調研文獻獲得了更廣泛的關注I6書]。釩酸鉍的合成方法主來看，目前沒有發(fā)現(xiàn)采用尿素沉淀法，特別是與超要有固相反應法、燃燒法、水熱合成法和共沉淀聲協(xié)助和水熱合成法來獲得高活性BiVO的報法[9。。水熱
6、合成法及共沉淀等溶液法具有一定道。的優(yōu)勢，即通過改變實驗參數(shù)(如反應物的濃度、本文討論了高活性釩酸鉍光催化劑的控制合pH值、溫度和反應介質)可以很容易地調整控制成及其光催化活性增強機制。通過在尿素存在下微觀結構，從而得到與性能相關的目標材料。到的加熱攪拌、超聲波協(xié)助以及水熱晶化方法，控制目前為止，許多具有不同形貌的BiVO可通過溶合成釩酸鉍顆粒的晶型、形貌和結晶度。對光催液法合成得到，如棒狀、管狀、球形、錐形、花卉、片化劑的光催化性能和光電化學性能的差異進行比狀、多面體等[1。。這些合成方法一般是在模板較研究，并討論
7、了光催化性能增強的機制。導向劑、表面活性劑或螯合劑的作用下控制晶化過程，從而獲得不同的結構形貌。Sun等¨1]利用1實驗部分乙醇／水混合物為溶劑、乙二胺四乙酸為螯合劑，用水熱合成法制備了納米片堆疊、星狀的單斜相1．1釩酸鉍的合成BiVO。Garcia—P6rez等l_】9I]通過共沉淀法利用羧所用試劑Bi(NO3)3·5H2O、NH4VO3、尿甲基纖維素鈉(CMC)作為形貌導向劑制備了素、硝酸等均為分析純，購自中國國藥集團化學試BiVO納米結構。Zhang等¨】0]采用十二烷基苯劑公司。KF型超聲細胞粉碎機是寧波科生
8、超磺酸鈉作為形態(tài)模板，以Bi(NO。)。·5H。O和聲設備有限公司生產的設備。以Bi(N03)?！?H。ONHVo。為原料制備單斜相BO納米片。和NHVO。為前驅體，在3種不同條件下利用尿Liu等l2。。用溶膠一凝膠法合成了粒徑均一、具有高素沉淀的方法，制備出新型可見光光催化劑Bi—催化活性的納米釩酸鉍，Yu等l2用水熱法以VO。具體合成步驟如
