钒酸铋/石墨烯纳米复合材料的制备及光催化还原应用研究

发布时间：2022-02-15 03:03

　　半导体材料的光催化技术在环保领域具有良好的应用前景。钒酸铋是一种具有较好催化性能的窄带系半导体材料,由于比表面积较小以及空穴-电子对易复合,致使其光催化性能还有很大的提升空间。石墨烯是具有强导电性、零带隙、大比表面积的二维纳米材料。将钒酸铋与石墨烯进行复合制备复合材料,可望提高钒酸铋的光催化性能,并产生协同效应。本文通过水热还原法和微波法分别制备出了蝴蝶型薄片状的钒酸铋/石墨烯纳米复合材料和薄片堆叠状的钒酸铋/石墨烯纳米复合材料,通过多种表征手段对复合材料和纯物质的晶型、外貌、组成以及禁带宽度等进行了表征分析,并对材料的光还原应用性能进行了研究。主要的研究内容和结论如下：1.水热法制备BiVO4/GN纳米复合材料及其应用研究。通过不同配比的氧化石墨和钒酸铋复合,研究了复合材料的光催化活性和光催化性能,并且对优化条件下制得的复合材料进行了表征分析。结果表明：在不同配比氧化石墨和钒酸铋制备出的复合材料中,GB40 （40 mg GO:1mmol BiVO4）的比例较优。复合材料中的钒酸铋为蝴蝶型薄片状,长径比在2.5-3.0之间,最长边大约70-150 nm。100 mg复合材料光催化还原... 

【文章来源】：北京化工大学北京市211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－７所示，分别为水热还原前的氧化石墨（ＧＯ）和还原之后的石墨締（ＧＮ）

２．５．４红外光谱表征??红外吸收光谱是由分子振动能级的跃迁产生的，根据吸收峰的位置、吸收峰的数??目及其竭度，可１＾判断出物质的化学基团和含量，进行定性和定量分析。图２－１１为几??种主要物质的红外光谱图。??由图可知，ＧＯ的红外光谱图（图２－１１?（ｄ））中含有大量的含氧官能团，而ＧＮ??的红外光谱图（图２－１１?（ｂ））中含氧官能团明显减少，说明水热反应后的ＧＯ己基本??被还原。图２－Ｈ?（Ｃ）中可观察到低频区是ＢｉＶ〇４的特征峰ｖｌ（Ｖ〇４）和ｖ３（Ｖ〇４）。??再对比图２－１１的ａ、ｂ和Ｃ可知，复合材料中氧化石墨基本被还原，且在固２－ｌｌ（ａ）中??出现筑酸锐的特征峰值与图２－ｌｌ（ｃ）对应，进一步证明复合材料是由ＢｉＶＯｔ和ＧＮ复合??２３??

电导液为含有?１０?ｍＭ?的?Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］／Ｋ４［Ｆｅ（ＣＮ）６］?（１：１）的?０．５Ｍ?ＫＣ１?溶液。ＥＩＳ??测量的频率范围在１０ｍＨｚ￣１０ＫＨｚ。??图２－１４中比较了?ＢｉＶＣＵ／ＧＮ和ＢｉＶ〇４电极的Ｎｙｑ山Ｓｔ曲线。显然，ＢｉＶＣＵ／ＧＮ电??极比ＢｉＶ〇４电极显示出低得多的电阻（８：６８?Ｑ）。这是由于ＧＮ是零带隙半导体，具??有独特的二维共扼结构，且具有独特的传输特性。因此，在ＢｉＶＣＶＧＮ复合材料中，??石墨蹄作为ＢｉＶ〇４产生的导带电子的受体，可有效地抑制电荷复合，留下更多的电荷??载体，形成反应性物质和促进物质的还原，从而提高了光还原速率。??２６??

【参考文献】：
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本文编号：3625782