化学溶液法制备BiVO4纳米晶及其结构、形貌及光谱性质研究

采用安全、绿色、节能的化学溶液法合成了BiVO4纳米晶.通过改变反应体系的pH值,来调控纳米晶生长的动力学因素,探索不同结构、形貌和尺寸的纳米晶的形成机制及光谱性质的变化规律.结果表明,在酸性条件,四方相BiVO4为热稳定相.但在弱碱条件,由于热动力学,反应趋向于形成单斜相BiVO4.在强碱条件,单斜相BiVO4的特征衍射峰强度降低.在不同pH值条件下合成的BiVO4纳米晶的晶粒尺寸均处于纳米量级.在化学合成过程中,体系的pH值对样品形貌的形成起着十分关键的作用.由于Bi3+离子的水解作用,使其可以在不同的pH值条件下以不同的形式存在,导致在合成BiVO4过程中具有不同的合成路径,进而使得在不同pH值条件下合成的BiVO4样品具有不同的形貌特征.采用Raman光谱研究了不同BiVO4纳米晶的局部结构,在326和363 cm-1的峰对应于VO3-4四面体的反对称和对称弯曲振动,在712和828 cm-1的峰对应于V-O的对称和反对称拉伸振动.不同BiVO4纳米晶在紫外和可见光区均有明显吸收,而其吸收边界的急剧下降推断是由于半导体的带间跃迁造成的.不同晶相BiVO4纳米晶的吸收带边有明显的不同,表明随着晶相的改变,样品内部电子结构发生了变化.在pH=3时合成的BiVO4纳米晶的发光峰强度最低,表明该复合催化剂的电子空穴复合效率最低,暗示其光催化活性较高.