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半导体光催化技术在能源利用和污水处理方面有着很广泛的应用。由于光催化剂的活性往往与其晶型和形貌有着很大的关系,因此寻求一种适当的合成方法来实现对光催化剂晶型和形貌进行可控合成,以此来提高其催化活性。单斜晶系白钨矿型BiVO4在可见光下有一定的催化活性,而具有特殊形貌结构的BiVO4可进一步改善其光催化活性。 本论文主要以水热法,加入一定的模板,合成两种不同形貌的BiVO4光催化剂,并对其合成条件进行了优化,最后用几种不同的有机污染物考察了其光催化性能。具体实验结果如下: 1:以水为介质,采用乳液共聚法合成了单分散聚苯乙烯微球。用SEM、FT-IR手段,对所制样品的结构、形貌、粒径进行了表征。结果表明,聚苯乙烯微球粒径大约在400nm左右,粒度分布较为均匀且单分散性较好。 2:以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3为原料,聚苯乙烯为模板,采用水热法制备了PS/BiVO4复合纳米棒,经马弗炉500℃煅烧去除聚苯乙烯模板后,形成BiVO4纳米棒。并通过其对罗丹明B溶液的可见光降解,优化了水热反应条件。用SEM、XRD、FT-IR、UV-vis、TG等手段,对所制样品的物相、形貌、晶型和粒径进行了表征。结果表明,所制备BiVO4纳米棒为纯相的单斜系,平均直径约为800nm,长度约为1.5~5μm,具有较强的可见光响应;在氙灯照射下2h,对罗丹明B的降解率可达91%以上,表现出良好的催化降解能力。 3:以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3为原料,聚苯乙烯微球为模板,采用水热法制备了核壳BiVO4/PS复合微球,经去除聚苯乙烯模板后,形成BiVO4空心微球。通过其对亚甲基蓝溶液的可见光降解,优化了水热反应条件。用SEM、XRD、FT-IR、UV-vis、TG等手段,对所制样品的物相、形貌、晶型和粒径进行了表征。结果表明,所制备BiVO4空心微球为纯相的单斜系,直径约为6~7μm,整个空心球是由纳米的BiVO4颗粒堆积而成的多孔结构,在氙灯照射下,3h内对10mg/L亚甲基蓝的降解率可达98%以上,并发现其对草甘膦农药和罗丹明B的降解效果也比较理想。所制备的BiVO4空心微球对亚甲基蓝的光催化降解遵从Langmuir-Hinshelwood动力学模型。 4:分别以自制聚苯乙烯微球和聚甲基丙烯酸环氧丙酯(PGMA)微球为模板,通过改变模板与水热前驱体中Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3加入量的质量比例,合成了不同壳厚的BiVO4空心球。实验结果表明,随着BiVO4空心球的直径变小,壳厚变薄,单斜相的结晶度增加,光催化性能也随着提高。 5:以亚甲基蓝和罗丹明B为敏化剂,对所合成的BiVO4空心球敏化。实验结果表明,敏化后的BiVO4空心球对氯霉素的降解率明显高于未敏化的BiVO4空心微球。