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BiVO_4薄膜的制备及其光电化学性能的研究

王晓惠  
【摘要】:近几年来,半导体光催化技术受到了人们广泛的研究,因其在环境应用方面潜在的应用价值(包括水净化和废水处理等)。在这些研究的半导体光催化剂中,Ti02因其稳定性和较高的光催化活性,无毒,成本低,简便易得,从而吸引了人们广泛的关注。最近,Fujishima和Tsujikawa等人发现涂敷于金属表面的Ti02涂层在紫外光的照射下对金属具有防腐蚀作用。但是,Ti02光催化剂只能吸收紫外光,限制了其更广泛的应用。因此,为了充分地利用廉价的太阳光,开发具有可见光响应的光催化剂是十分必要的。单斜晶型的BiVO4是一种有较好的可见光响应的半导体光催化剂,其禁带宽度为2.4eV低于Ti02的3.2eV。窄带隙利于可见光的吸收。 本文采用溶胶-凝胶法和柠檬酸法两种方法分别制备了BiVO4薄膜,将其应用于光催化降解环境污染物和金属防腐蚀的研究中。 本文包括以下几个部分: (1)以导电玻璃(FTO)为基底,用溶胶-凝胶法和柠檬酸法制备BiVO4薄膜。考察了煅烧温度对薄膜的形貌、晶型的影响。用X射线衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱对制备的薄膜进行表征。得出溶胶-凝胶法制备薄膜的最佳温度为550℃、柠檬酸法制备的薄膜的最佳温度为450℃。同时,将两种方法在450℃和550℃煅烧温度下制备的BiVO4薄膜的形貌晶型进行了比较。 (2)分别测试了用两种方法制备的BiVO4薄膜的光催化降解亚甲基蓝的效果,BiVO4薄膜的BiVO4/316不锈钢的开路电位、极化曲线。结果表明,在氙灯光照下两种方法制备的BiVO4薄膜对不锈钢有较好的阴极保护效果,降解亚甲基蓝的效果也较好。同时对两种方法在450℃和550℃煅烧温度下制备的BiVO4的光催化和光电化学防腐蚀性能进行了对比。 (3)考察了柠檬酸法在450℃煅烧温度下制备的薄膜在可见光下的光催化性能和光电化学防腐蚀性能。


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