可见光响应型CuO/BiVO_4的光催化活性研究

采用浸渍法制备了CuO/BiVO4光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、热重/差示扫描量热(TG/DSC)和傅立叶红外光谱(FTIR)对其进行了表征,并在可见光照射下考察了其光催化氧化亚甲基蓝(MB)的动力学特性。结果表明,Cu的掺杂并未改变BiVO4的晶型结构;Cu(NO3)2/BiVO4在热处理(30～300℃)过程中,NO3-已经完全分解,Cu最终以CuO的形式存在于CuO/BiVO4光催化剂体系中;掺杂不同量Cu的CuO/BiVO4中的Cu2+/Bi+(摩尔比)实测值与理论值相近,该系列光催化剂的合成过程具有较高的可信度;在可见光照射下,CuO/BiVO4光催化降解MB反应符合表观一级反应动力学特征;当Cu2+/Bi+为0.050时,反应动力学速率常数(k)达到最高值(0.4334h-1),此时的k比单体BiVO4作用下的提高了1.04倍;由于异质结的存在,CuO/BiVO4与单体BiVO4相比,电子和空穴的利用率大大增加,使得CuO/BiVO4的光催化活性较单体BiVO4有了大幅度提高。

叶片状CuO/BiVO_4的合成及可见光催化性能研究

以Bi(NO3)3.5H2O和NH4VO3为原料,P123为表面活性剂,辅助水热法在反应液pH值为6,7,9和10时合成了4种CuO/BiVO4复合光催化剂。并采用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的晶相和形貌进行了表征。以亚甲基蓝作为降解物,研究了所制备样品的可见光催化活性。结果表明,pH=6时所制备的样品为单斜相BiVO4复合材料,具有叶片状形貌,其光催化活性最强;样品的降解率随着亚甲基蓝溶液的pH值增大而增大,当pH=10时,可见光照射120 min后,样品对初始溶度为20 mg/L的亚甲基蓝溶液的降解率可达95%。

CuO/BiVO_4催化剂制备及其可见光降解甲苯效果研究

采用水热法和浸渍法制备复合催化剂CuO/BiVO4。利用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和电化学测试手段对样品进行表征。UV-Vis-DRS表征表明,CuO的负载几乎不改变BiVO4的可见光吸收范围;线性扫描伏安法(LSV)和塔菲尔(Tafel)电化学表征说明复合催化剂中异质结的形成促进了光生电子-空穴的分离,提高了催化剂的光催化活性。通过考察CuO负载对该样品在可见光下光催化矿化甲苯效果的影响,结果显示Cu含量为4.0 wt%时BiVO4矿化甲苯效果最佳,光催化降解308 mg/m3的甲苯6 h后,最高矿化率由纯BiVO4的4.1%提高到19.5%。

氧化铜/钒酸铋异质结薄膜的制备及其光电性能研究

采用电化学沉积法在FTO玻璃上制备了具有纳米多孔网状结构的氧化铜/钒酸铋薄膜。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)对薄膜做成分及结构分析,采用线性伏安扫描(LSV)、频率阻抗测试(EIS)对薄膜做光电性能测试。氧化铜的掺入能够提高钒酸铋薄膜的光电性能,在1.23 Vvs.RHE时,40 mmol/L氧化铜/钒酸铋薄膜的光电流密度为1.39 mA/cm^2,比纯钒酸铋薄膜的光电流密度(0.7 mA/cm^2)增大了1倍左右。结果表明,纳米多孔的网状结构,提高了薄膜对光的利用效率,同时也增加了薄膜和电解液的接触面积。氧化铜和钒酸铋复合形成异质结后,抑制了光生电子-空穴对的复合,从而提高了氧化铜/钒酸铋薄膜的光电流密度。