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近年来TiO2基纳米半导体材料光催化技术以其在环境保护方面的应用而受到研究者的广泛关注,研究者对TiO2基纳米半导体光催化反应过程进行了深入的研究。然而由于其较低的太阳能利用率和量子效率限制了TiO2光催化剂在实际污水处理中广泛应用。为此,研究者进行了大量研究开发新型、高效的可见光响应型催化剂,而单斜晶相BiVO4是近年来研究较多的一种可见光响应型催化剂。单斜相BiVO4半导体具有较小的禁带宽(Eg=2.4 eV),其价带氧化电位位于2.4 V附近,具有较强氧化分解污染物的能力;然而其导带边位于0 V(vs.NHE),其光激发电子不容易被水中溶解的氧气捕获而在催化剂的表面积累,从而增加了光生电子与空穴的复合几率,致使催化剂在可见光下降解污染物的活性较差。因此,抑制光生电子与空穴的复合,对提高BiVO4光催化剂催化降解污染物的效率非常重要。因此,本论文通过制备高比表面的纳米结构、掺杂稀土离子、复合半导体材料等修饰方法来提高单斜相BiVO4光催化剂氧化分解污染物的催化活性。通过系统的研究得出了一些具有重要的理论意义和实用价值的结论。(1)pH=1时采用水热合成法所制备的多孔花生米形单斜相BiVO4纳米粉体有很大的比表面积。该样品是一种对苯酚和罗丹明B有较强降解能力且稳定的光催化剂。(2)采用水热合成法制备的多孔花生米形Nd3+、Sm3+掺杂BiVO4纳米粉体,在模拟太阳光的照射下对罗丹明B染料的光催化降解效率大大提高。Nd3+、Sm3+掺杂BiVO4纳米粉体是一种高效、稳定光催化剂。(3)在模拟太阳光照射下,采用Sm3+掺杂BiVO4纳米光催化剂,在对Cr(VI)和苯酚共存的污水进行光催化降解实验中表现出比单独降解苯酚和单独还原Cr(VI)更好的效果。揭示了多种污染物共同降解的协同效果,为实际应用提供了理论依据和思路。(4)采用水热法合成了具有多孔结构的锐钛矿TiO2/BiVO4纳米复合结构。在模拟太阳光照射下,20wt%的TiO2/BiVO4复合光催化剂对罗丹明B染料的降解效率最高,这种TiO2/BiVO4复合结构有助于光激发电子-空穴对的分离,增强了样品的光催化活性。