科技成果

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成果名称: 液相法制备钒酸铋光催化剂及其光催化活性增强机理的研究

成果登记号: 9612017Y0249

第一完成单位: 陕西科技大学

联 系 人: 李薇

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新材料

技术领域: 先进制造

应用行业: 制造业

成果简介:

    (1)以构建可见光下高催化活性和高效的可控的湿化学合成BiVO4纳米晶方法为目的,以建立前驱溶液的酸碱性与BiVO4晶体结构和表面特性为主线,围绕BiVO4的单斜相和四方相的相变规律及形貌演变规律开展研究,实现了BiVO4纳米晶的可控制备。控制湿化学方法中前驱液酸碱性,获得了不同pH区域合成的BiVO4结构、形貌与光催化性能的对应关系,发现了前驱液酸碱性影响合成溶液的饱和度,晶核的成核速率和晶面的生长速率变化规律。

    (2) 在改善BiVO4纳米晶光吸收范围窄等方面开展了系统深入的研究工作,发现了在稀土元素诱导效应下,单斜相BiVO4纳米晶相变为四方相BiVO4纳米晶相变机理和四方相BiVO4纳米晶的形成机理,并且四方相BiVO4纳米晶在模拟太阳光比单斜相BiVO4纳米晶具有更有益的光催化活性。发现四方相Nd-BiVO4由基态4I9/2到2G7/2、4G5/2、4F9/2和4F7/2激发态的上转换,在可见光150min下对RhB的降解率达到97.2%。四方相Er-BiVO4由4I15/2基态到4F7/2、2H11/2和4F9/2激发态的上转换现象,在模拟太阳光照射120 min后对RhB的降解率达到94%;通过激发态吸收、能量传输及光子雪崩的形式,吸收多个低能量光子发射高能量光子,将一部分可见光光转换成紫外光,极大地提高了光生载流子的浓度,,在模拟太阳光照射四方相Nd-BiVO4和四方相Er-BiVO4光催化活性得到了极大的改善。

    (3)非金属元素取代BiVO4纳米晶晶格中氧原子的,形成大量氧空位,在价带顶形成杂质能级,使禁带宽度减小,光吸收红移,改善了光催化剂在可见光区的吸收特性,并且非金属N元素能促进BiVO4纳米晶(040)晶面活性晶面的暴露取向生长,使BiVO4纳米晶(040)晶面上存在较多的BiV4多原子中心,有助于多电子的转移提高光催化活性。N/BiVO4 (040)活性晶面暴露晶面取向生长纳米晶,在紫外光照射60min对RhB的降解率达98%。