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FeVO_4异质结光催化剂的制备改性及光电性能的研究

杨薇  
【摘要】:FeVO4是一种新型半导体光催化材料,由于其具有窄的禁带宽度、高的光能利用率、无毒以及便于粉体回收利用的磁性能等优点和特性,而逐渐成为理论分析、研究和应用的热点。三斜型FeVO4半导体材料有一个特殊的夹层(受体)结构,可以避免电子和空穴的有效复合,基于FeVO4的此种特性,制备单一三斜型结构的FeVO4粉体对有效的提高光量子效率,促进光催化反应的进行,有一定的研究意义。本课题以FeCl3·6H2O和NH4VO3为主要原料,用水热-煅烧法制备了三斜相FeVO4粉体及Fe2O3/FeVO4异质结粉体,通过不同的测试方法,分析和表征粉体的形貌、晶体结构和光性能,以罗丹明B为降解物,研究前驱液pH、非金属离子掺杂对FeVO4粉体的光催化性能的影响,结果如下:(1)通过调节前驱液的pH值,实现了纯三斜相Fe VO4的可控制备。随着pH增大,主晶相由FeVO4逐渐变为α-Fe2O3,当pH为2~4时,得到了短棒状的纯相三斜型FeVO4粉体,当pH为5~8时,得到了棒状的α-Fe2O3/Fe VO4异质结粉体;当pH为10和12时,分别得到了八面体结构和圆片结构的α-Fe2O3粉体,α-Fe2O3是由Fe3+与OH-形成Fe(OH)3凝胶,煅烧而得;pH=5获得的异质结粉体剩余磁化为0.268emu/g,经过紫外光照射180min后,对罗丹明B的降解率高达90%以上。(2)以NaN3作为氮源水热-煅烧法制备了α-Fe2O3/FeVO4-xNx粉体,N掺杂导致粉体形成菱方结构的α-Fe2O3与三斜结构FeVO4共存的棒状异质结粉体,掺杂比例为RN=0.75时,制备出异质结粉体的的Oads/Olatt的比例为0.61,存在较多的氧空位,致光致发光强度变弱,吸收边带发生了红移,光生电子被N掺杂引起表面氧空位捕获,空穴被表面的有机污染物捕获,减少复合几率,在紫外光照射180min下,对RhB的降解率达90%,具有20.78emu/g饱和磁化强度,便于粉体的回收和利用。(3)以C6H12O6为碳源,水热-煅烧法制备了异质结α-Fe2O3/FeVO4-xCx粉体。C掺杂量增加,会促进异质结粉体中FeVO4的生长,而抑制了Fe2O3的生长,同时提高了异质结粉体剩余磁化强度,C掺杂比例为10%时,制备出Fe2O3/FeVO4-xCx异质结粉体,在紫外光下照180min,对RhB的降解率达82.03%,有机总碳的含量去除率达42.86%。对α-Fe2O3/FeVO4-xCx(x=10%)异质结粉体进行循环实验,表明α-Fe2O3/FeVO4-xCx(x=10%)异质结粉体具有稳定的催化效应。


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