片状铋/钒酸铋复合催化剂的制备及其光催化性能
2021-01-08李书文汪铁林王为国王存文
冯 飞,李书文,汪铁林,2,王为国,2,王存文,2
(1.武汉工程大学化工与制药学院,湖北武汉430205;2.武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室)
单斜相钒酸铋(BiVO4)具有价廉、无毒等优点[1],是一种优良的光催化材料。BiVO4的带隙较窄(2.4 eV)使其具有良好的可见光响应[2],因而可利用可见光降解有机污染物[3]、裂解水制氢[4]、还原CO2[5]。BiVO4的合成方法包括微波辅助法[6]、溶胶-凝胶法[7]、水热法[8]等。然而,BiVO4由于其光生电子-空穴的高复合率和表面缓慢的析氧动力学限制了其光催化性能[9]。因此,通过晶面调控[10]、元素掺杂[11]、异质结[12]、负载辅助催化剂[13]等有效的改性策略来提高BiVO4光催化效率是拓展其应用的关键。
已有的研究表明,贵金属/BiVO4复合光催化剂提高了光催化活性,Au 等贵金属表面的等离子体共振效应(SPR)提供了额外的可见光吸收和促进了电荷分离[14]。值得注意的是,金属Bi 具有SPR 效应[15],是贵金属的理想替代品,且可以避免外来元素造成的影响。
本文采用溶剂热法制备了片状Bi/BiVO4复合物,在Na3VO4用量及其他反应条件不变的情况下,通过改变BiCl3的用量,得到不同物质的量比的Bi/BiVO4复合光催化剂。以三水亚甲基蓝(MB)为目标降解物,考察了Bi/BiVO4催化剂的光催化性能。与纯BiVO4相比,所制备的Bi/BiVO4复合催化剂光催化活性明显提高,并对可能的光催化机理进行了探讨。
1 实验部分
1.1 实验药品
氯化铋、 正钒酸钠、 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、乙二醇、无水乙醇、三水亚甲基蓝(MB)、氯化硝基四氮唑蓝(NBT)、氢氧化钾、氢氧化钠、二甲基亚砜(DMSO)、对苯二甲酸(PTA)、碘化钾,所用试剂均为分析纯;……
