BiVO4纳米粉体的制备及光催化性能的研究文献综述
2020-05-26 20:24:38
绪论
利用半导体材料作为光催化剂可催化降解有机污染物, 催化剂在光辐射下将有机物降解, 并最终完全矿化为CO2、H2O和毒性小的有机物和无机离子等,在能源、绿色化学方面显示出其独特的功效。因此,制备高效、实用的光催化剂已成为近年来国内外光催化材料研究热点。[2]近年来,Bi2WO6、Bi2MoO6、InMO4 ( M = Nb,Ta)、BiVO4 等新型半导体光催化剂材料成为催化剂研究的热点,它们具有的窄带隙有利于将电子从价带激发到导带上,可以增强材料的光催化性质,在可见光区域具有陡峭的吸收边缘。[3-9]
BiVO4是一类稳定的半导体材料,带隙仅为2.4 eV,Bi的6S和6 P轨道分别参与价带和导带构成,使得禁带宽度变窄,光吸收范围扩展到可见光区。此外,Bi的6S和O的2P轨道杂化使得价带更为分散,有利于光生空穴在价带上的移动,阻碍其与光生电子的复合,提高光催化活性。由于BiVO4具有良好的可见光催化能力,可代替传统紫外光响应催化剂,用于光解水和光解有机污染物。这使得BiVO4在可见光催化领域的研究越来越受到重视。[10]
1.BiVO4纳米粉体的制备方法
关于钒酸铋的制备方法主要有金属有机分解法[11]、高温固相合成法[12]、化学浴沉积法[13]、溶胶凝胶法[14]、共沉淀法及水热合成法[15]等。这些合成方法各有利弊,且不同的合成方法制得的产物的结构和形貌也不同,从而光催化性能也有很大的差异。[16]
1.1水热法制备
水热合成法是生产BiVO4的一种重要方法,主要以Bi(NO3)3#183;5H2O和NH4VO3作为主要原料,在较低温度下,采用水热法合成了单斜晶型的 BiVO4,通过 X 射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪( EDS)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)等手段对样品进行了表征。
1.2强迫水解法
德国专利提出的一种制备方法为:将Bi(NO3)3溶液加入到含可溶性磷酸盐的溶液中,调PH值为3~5.6, 加热至100℃,并加入更多的碱液使PH值保持一定,经0.5~5h后调PH值为2~5并搅1h,然后调PH值为5~8,保持PH值加热至回流温度,并继续加热0.5~5h;还有人提出如下制备工艺:使酸性硝酸铋溶液与碱性偏钒酸按(或偏钒酸钠)溶液(还可有其他盐)反应,在PH值1~2条件下生成沉淀,加碱调PH值至7,大约用30min加热至80℃以上,加碱以保持PH值为7,搅拌0.5h以上,至PH6.5以上。
1.3微乳液法