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近年来,半导体光催化过程已经广泛应用于水净化以去除有机污染物。在众多的半导体中,TiO2因其具有较高的光催化活性、价格低廉、无生物毒性、性能稳定而备受关注。但是,TiO2禁带宽度为3.2 eV,仅能在紫外光下才具有光催化活性。如何有效利用太阳光,开发新型的可见光响应的催化剂是目前光催化领域一个重要的研究方向。BiVO4是一种可见光响应的光催化剂,其单斜相的禁带宽度为2.4 eV,但是纯的BiVO4因其吸附性能较差,光生载流子较易复合,再加形貌与其光催化性能密切相关,因此,研究BiVO4的改性及其光催化性能,具有重要的学术意义和应用价值。 本研究主要做了以下工作: (1)采用水热法合成了F掺杂BiVO4即F-BiVO4。结果表明,当水热前驱液pH1.0,水热温度180℃,水热时间6h,氟掺杂量R=0.2(R为F与Bi的摩尔比)时,合成的F-BiVO4催化剂具有单斜晶型,与纯的BiVO4相比,边吸收带发生了红移,由525nm移至550nm。以罗丹明B为降解对象,在钨灯(150W)辐照下,光催化反应3h,降解率可达82.1%。 (2)采用离子液体[BMIM]Br辅助水热法建立了花状BiVO4光催化剂的合成方法。当水热前驱液pH9.0,水热温度180℃,水热时间8h,离子液体[BMIM]Br添加量3.0 mL时,合成的BiVO4具有棒状结构组成的花状形貌,花瓣长度4-5μm。应用于罗丹明B溶液的光催化降解,在钨灯(150 W)辐照下,光催化反应3h,降解率可达96.9%。催化剂经过滤洗涤,80℃干燥4h,可重复使用。实验表明,重复使用四次,BiVO4光催化活性无明显变化。 (3)采用原位聚合法和Sol-Gel法,合成了中空核壳结构的SiO2/void/BiVO4可见光催化剂。结果表明,热处理温度500℃,热处理时间3h,对罗丹明B的光催化活性最好,光催化反应3h后,降解率可达90.7%。