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花状和棒状BiVO4的合成及其光催化性能

2022-06-08张钒蒋海燕王萍于曙光

青岛农业大学学报(自然科学版) 2022年2期

张钒,蒋海燕,王萍,于曙光

(1. 青岛农业大学化学与药学院,山东青岛 266109; 2. 山东艺匠旅游规划设计有限公司,山东济南 250000)

半导体光催化是一种绿色、环保又节能的技术,已被广泛应用于太阳能分解水和太阳能降解废水、大气中有毒有机污染物等领域。在众多的半导体光催化剂中,TiO2应用最为广泛,因为它具有价格低廉、化学稳定性高、光催化活性好等优点[1-2]。然而,TiO2的带隙能为3.0~3.4 eV,是一种紫外光响应型光催化剂,只能利用太阳能中的极少一部分(约5%)。因此,寻求高效的可见光响应型材料至关重要。

BiVO4作为一种高效的可见光响应型光催化剂,引起了人们越来越多的关注[3]。BiVO4在光催化降解染料(如亚甲基蓝[4]和罗丹明B[5]等)及释氧反应[6]中均体现出良好的光催化活性。BiVO4有四方锆石型、单斜白钨矿型和四方白钨矿型三种晶相结构。其中,以单斜白钨矿型BiVO4(带隙能为2.4 eV)的光催化活性最为优良。采用旋涂法[7]、溶胶-凝胶法[8]、两步法[9]或水热处理法[10-12]均可合成具有不同粒径和形貌的单斜相BiVO4。在上述方法中,水热法具有绿色环保、步骤简单易行、所制样品纯度和结晶度高、粒子不易团聚等优点,应用最为广泛。本文采用简单的醇-水热法合成了花状和棒状BiVO4纳米/微米粒子,并发现它们在可见光激发下光催化降解甲基橙(MO)的反应中体现出优良的光催化活性。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

所用化学试剂均为分析纯,主要有五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、偏钒酸胺(NH4VO3)、乙醇(EtOH)、乙二醇(EG)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙二醇10000(PEG10000)、十二烷基硫酸钠(SDS)、氢氧化钠(NaOH)。……

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