多孔BiVO4膜的制备及可见光光电催化性能研究
Fabrication of the Porous BiVO4Film and Its Photoelectrocatalytic Performance under Visble Light
近年来,以二氧化钛为代表的半导体材料在环境中的应用受到了越来越多的关注.但是二氧化钛是宽禁带半导体,只能吸收波长较短的紫外光,其太阳能利用率较低.因此开发利用在可见光下响应的半导体材料成为新的方向.本实验利用聚苯乙烯(PS)小球作为造孔剂,采取改进的金属有机物分解法制备了在可见光下响应的多孔BiVO4膜材料,并将其应用于水污染物质的光催化降解中,得到比BiVO4膜材料更高的催化效率,具体的研究内容和结论如下:(1)以FTO玻璃为基底,通过加入PS小球作为造孔剂,采用改进的金属有机物分解法制备多孔]BiVO4膜.通过扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射(DRS)、X射线衍射(XRD)等表征技术,对不同PS小球浓度制备的BiVO4纳米膜进行了表征.主要考察不同PS小球浓度对所制备的多孑LBiVO4膜的形貌、晶型、粒径大小、孔结构以及其对亚甲基蓝和苯酚的光电催化降解性能的影响.通过分析表明,PS的加入使得BiVO4膜中产生了200nm左右的孔结构,样品S200的形貌似海绵状,有丰富的孔结构.多孔BiVO4膜均具有良好的可见光响应,S200的可见光吸收最强.XRD结果显示,多孔BiVO4膜晶型均为单斜晶型.光电特性测试显示,S200的光电流密度最大,比S0提高了约4.5倍.光电催化性能测试表明,在可见光下,多孔BiVO4膜光电催化降解亚甲基蓝的速率是BiVO4膜的2.7倍.其光电催化降解苯酚的速率是BiVO4膜的2.29倍.(2)采用光还原法将Ag担载在多孔BiVO4膜的表面,制备了多孔Ag/BiVO4膜.通过扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射(DRS)、X射线衍射(XRD)等表征技术,对制备的多孔Ag/BiVO4膜进行表征.通过分析表明,担载在BiVO4膜表面的金属Ag颗粒的粒径约为10-20nrn.在光电特性试验中得到,当施加偏压大于0.2V时,多孔Ag/BiVO4膜的光电流密度比多孔BiVO4膜光电流密度有明显的提高.光电催化性能测试表明,多孔Ag/BiVO4膜的光电催化降解苯酚的速率是多孔BiVO4膜1.47倍.
- 作者：
- 李西强
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 环境工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 张秀芳
- 中图分类号：
- TQ135.32；O643.36
- 关键词：
- 孔结构；BiVO4膜；可见光；光电催化
- porous structure；BiVO4film；visible light；photoelectrochemical