BiVO4 颗粒的聚丙烯酰胺凝胶法制备及光催化性能和机理

doi:10.3724/SP.J.1088.2012.20901

催化学报 ›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (12): 1982-1987.DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20901

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BiVO₄ 颗粒的聚丙烯酰胺凝胶法制备及光催化性能和机理

孙军辉2, 杨华1,2,*, 县涛1,2, 王伟鹏2, 冯旺军2

1兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室, 甘肃兰州 730050; 2兰州理工大学理学院, 甘肃兰州 730050

收稿日期:2012-09-05 修回日期:2012-10-22 出版日期:2013-01-18 发布日期:2012-12-18

Polyacrylamide Gel Preparation, Photocatalytic Properties, and Mechanism of BiVO₄ Particles

SUN Junhui2, YANG Hua1,2,*, XIAN Tao1,2, WANG Weipeng2, FENG Wangjun2

1State Key Laboratory of Gansu Advanced Non-ferrous Metal Materials, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, Gansu, China; 2School of Science, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, Gansu, China

Received:2012-09-05 Revised:2012-10-22 Online:2013-01-18 Published:2012-12-18

摘要/Abstract

摘要： 采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了 BiVO₄ 颗粒, 利用 X 射线衍射、扫描电镜和紫外-可见漫反射光谱对样品进行了表征. 结果表明, 所制 BiVO₄ 颗粒为单斜白钨矿结构, 其形貌规整, 近似呈球形, 颗粒尺寸分布均匀, 平均粒径约为 400 nm, 带隙为 2.49 eV. 以亚甲基蓝为目标降解物, 在模拟太阳光辐照下考察了 BiVO₄ 颗粒的光催化性能, 研究了 O₂, N₂, 乙醇及 KI 的添加对光催化效率的影响. 以对苯二甲酸为探测剂, 采用荧光光谱检测了催化剂在模拟太阳光照射下产生羟基自由基 (•OH) 的情况, 探讨了其中的光催化机理. 研究表明, •OH 和光生 h⁺ 是 BiVO₄ 光催化降解亚甲基蓝的两种主要活性物种.

关键词: 钒酸铋, 纳米颗粒, 聚丙烯酰胺凝胶法, 光催化机理, 空穴, 羟基自由基

Abstract: BiVO₄ particles were prepared by a polyacrylamide gel method and characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy. The results demonstrate that the as-prepared BiVO₄ particles crystallize in a monoclinic scheelite-type structure, are regularly shaped like spheres with a uniform size of ~400 nm, and have a bandgap energy of 2.49 eV. The photocatalytic activity of BiVO₄ particles was evaluated by the degradation of methylene blue under simulated sunlight irradiation. The effects of O₂, N₂, ethanol, and KI on the photocatalytic efficiency were investigated. Hydroxyl radicals (•OH) formed on the catalyst under simulated sunlight irradiation were detected by photoluminescence spectroscopy using terephthalic acid as a probe molecule. The photocatalytic degradation mechanism involved is discussed in detail. Based on the photocatalytic results, hydroxyl radicals and photogenerated h⁺ are suggested to be the two main active species toward the photocatalytic degradation of methylene blue by BiVO₄.

Key words: bismuth vanadate, nanoparticle, polyacrylamide gel method, photocatalytic mechanism, hole, hydroxyl radical

孙军辉, 杨华, 县涛, 王伟鹏, 冯旺军. BiVO₄ 颗粒的聚丙烯酰胺凝胶法制备及光催化性能和机理[J]. 催化学报, 2012, 33(12): 1982-1987.

SUN Jun-Hui, YANG Hua, XIAN Tao, WANG Wei-Peng, FENG Wang-Jun. Polyacrylamide Gel Preparation, Photocatalytic Properties, and Mechanism of BiVO₄ Particles[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2012, 33(12): 1982-1987.

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Polyacrylamide Gel Preparation, Photocatalytic Properties, and Mechanism of BiVO₄ Particles

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