亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        BiVO4和BiVO4/TiO2的制備及其光催化性能

        2021-08-24 06:03:46隋嬌嬌
        印染助劑 2021年8期

        隋嬌嬌,李 青

        (北京服裝學(xué)院中國(guó)服飾科學(xué)技術(shù)研究院,北京 100029)

        隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,工業(yè)廢水排放量逐漸增多,印染廢水占一定比重,且嚴(yán)重危害水體。在眾多治理技術(shù)中,光催化氧化技術(shù)催化效率高、節(jié)能環(huán)保,但大部分光催化劑僅對(duì)紫外光具有良好的吸收能力,對(duì)太陽(yáng)光的利用率較低,限制其應(yīng)用[1]。

        BiVO4是一種新型光催化劑,在可見(jiàn)光下具有良好的催化活性,且無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)腐蝕性,可反復(fù)使用,具有廣闊的應(yīng)用前景。BiVO4共有3 種晶型,其中單斜白鎢礦由于帶隙較窄,具有較高的可見(jiàn)光催化活性[2-3]。但是單一BiVO4也有局限,其光生電子不易遷移,容易與空穴復(fù)合,致使可見(jiàn)光催化活性較低,需要對(duì)BiVO4進(jìn)行改性。常用的改性方法有表面活性劑改性、貴金屬沉積、元素?fù)诫s、半導(dǎo)體復(fù)合等,半導(dǎo)體摻雜形成的復(fù)合光催化劑穩(wěn)定性好、禁帶寬度小,能夠有效促進(jìn)光生電子與空穴分離,成為研究熱點(diǎn)之一[4-6]。TiO2是早期研究的半導(dǎo)體材料之一,具有穩(wěn)定性高、無(wú)毒、成本低等優(yōu)點(diǎn)[7]。本實(shí)驗(yàn)以NH4VO3、Bi(NO3)3·5H2O 和TiO2為原料,采用溶膠-凝膠法制備BiVO4及BiVO4/TiO2復(fù)合光催化劑,以亞甲基藍(lán)溶液為模擬染料廢水,考察pH、煅燒溫度對(duì)BiVO4晶相結(jié)構(gòu)和光吸收性能的影響,以及TiO2摻雜量對(duì)復(fù)合材料光催化活性的影響。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 試劑與儀器

        試劑:五水合硝酸鉍(分析純,天津市福晨化學(xué)試劑廠),偏釩酸銨、鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇、冰醋酸(分析純,北京市通廣精細(xì)化工公司),檸檬酸、硝酸、氨水、亞甲基藍(lán)(分析純,北京化工廠)。

        儀器:SX2-4-10 型馬弗爐(天津市中環(huán)電爐有限公司),XMTD-6000 水浴鍋(北京市長(zhǎng)風(fēng)儀器儀表公司),SC-3610 低速離心機(jī)(安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司),Bruker D8 Advance 型X 射線衍射儀(德國(guó)布魯克公司),JSM-7500F 型掃描電子顯微鏡(日本電子株式會(huì)社),HT770 型透射電子顯微鏡(日本日立公司),PHI QuanteraⅡ型X 射線光電子能譜儀,UV-2550 型紫外分光光度計(jì)[島津國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司]。

        1.2 催化劑的制備

        將鈦酸丁酯與無(wú)水乙醇按體積比1∶2 混合,攪拌得溶液A;將無(wú)水乙醇、冰醋酸、水按體積比17∶5∶3混合得溶液B。將溶液B 均勻加入溶液A 中,磁力攪拌2 h,轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中密封,陳化24 h 后形成凝膠,超臨界干燥,500 ℃煅燒得TiO2粉體。

        按物質(zhì)的量比1∶2 取偏釩酸銨和檸檬酸,溶于適量稀氨水中得溶液A;取同比例五水合硝酸鉍加入4 mol/L 硝酸中,再加入檸檬酸,磁力攪拌均勻得溶液B。將溶液B 滴入溶液A 中,用氨水調(diào)節(jié)pH,在80 ℃水浴中反應(yīng)4 h 得到溶膠。將溶膠放入馬弗爐中,煅燒得BiVO4粉末。將自制TiO2粉體溶于溶液A,其余步驟同上,制得BiVO4/TiO2復(fù)合光催化劑。

        1.3 測(cè)試

        XRD:采用X 射線衍射儀測(cè)定,以Cu 靶為射線源(λ=1.541 8 nm),管壓50 kV,管流1 000 μA,掃描角度5°~85°。

        SEM:采用掃描電子顯微鏡觀察。

        TEM:采用透射電子顯微鏡觀察。

        孔徑分布、比表面積:采用孔徑及比表面積分析儀測(cè)試。

        XPS:采用X 射線光電子能譜儀分析。

        UV-Vis:采用紫外分光光度計(jì)測(cè)定。

        光催化性能:以10 mg/L 亞甲基藍(lán)溶液模擬染料廢水,加入1 g/L 光催化劑,暗處攪拌0.5 h,通入空氣(30 mL/min),在500 W 氙燈照射下催化降解,每隔一段時(shí)間取一定量溶液,用紫外分光光度計(jì)測(cè)定吸光度,計(jì)算降解率。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 表征

        2.1.1 XRD

        由圖1 可以看出,2θ分別對(duì)應(yīng)BiVO4各晶面的衍射峰,且未出現(xiàn)雜質(zhì)峰,與單斜白鎢礦BiVO4的標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS No.14-0688)一致。500 ℃煅燒時(shí)衍射峰強(qiáng)度最高,BiVO4具有良好的結(jié)晶性;700 ℃煅燒時(shí)(121)和(040)晶面對(duì)應(yīng)的衍射峰強(qiáng)度明顯減弱,BiVO4結(jié)晶性降低。

        圖1 不同煅燒溫度下BiVO4的XRD 圖

        由表1 可以看出,隨著煅燒溫度的升高,BiVO4晶體粒徑逐漸變大。

        表1 不同煅燒溫度下BiVO4的晶粒尺寸

        由圖2 可以看出,pH 在5~9 時(shí)制備的BiVO4均為單斜型。pH 為7 時(shí),BiVO4有良好的結(jié)晶性;隨著堿性增強(qiáng),pH 為9 時(shí),(040)、(042)晶面的衍射峰強(qiáng)度減弱,(040)與(121)晶面衍射峰強(qiáng)度之比發(fā)生變化,說(shuō)明pH會(huì)對(duì)BiVO4晶體的生長(zhǎng)造成影響[8]。

        圖2 不同pH 下BiVO4的XRD 圖

        由圖3 可知,2θ=25.4°、47.9°、54.9°分別對(duì)應(yīng)銳鈦礦型TiO2的(101)、(200)、(211)晶面(JCPDS No.21-1272);2θ=19.2°、28.9°、30.9°、35.5°和47.6°分別對(duì)應(yīng)單斜白鎢礦BiVO4的(011)、(121)、(040)、(002)、(042)晶面(JCPDS No.14-0688)。說(shuō)明TiO2的摻入并未改變BiVO4的晶型。

        圖3 BiVO4/TiO2(a)、BiVO4(b)、TiO2(c)催化劑的XRD 圖

        2.1.2 SEM

        由圖4a 可知,pH 為5 時(shí),BiVO4呈不規(guī)則塊狀結(jié)構(gòu),且粒徑較大;由圖4b 可知,pH 為9 時(shí),BiVO4出現(xiàn)棒狀結(jié)構(gòu),說(shuō)明pH 影響B(tài)iVO4晶體的生長(zhǎng)。由圖4c~4e 可知,煅燒溫度為300 ℃時(shí),BiVO4顆粒較小但顆粒間存在嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象;500 ℃時(shí),BiVO4顆粒呈類(lèi)球形,顆粒間比較分散,無(wú)明顯團(tuán)聚現(xiàn)象;700 ℃時(shí),BiVO4顆粒粒徑過(guò)大。

        圖4 不同pH 和煅燒溫度下BiVO4的掃描電鏡圖

        2.1.3 TEM

        由圖5 可以看出,BiVO4顆粒呈現(xiàn)類(lèi)球形結(jié)構(gòu),BiVO4/TiO2顆粒呈現(xiàn)塊狀結(jié)構(gòu),說(shuō)明摻入TiO2后會(huì)影響催化劑形貌。

        圖5 BiVO4(a)與BiVO4/TiO2(b)的透射電鏡圖

        2.1.4 BET

        由圖6、圖7 可知,兩種材料的吸附等溫線均呈Ⅳ型,且都有吸附滯后環(huán),說(shuō)明材料中有介孔結(jié)構(gòu)。

        圖6 BiVO4(a)、BiVO4/TiO2(b)的N2吸附-脫附等溫線

        由表2可知,在摻入TiO2后,比表面積由1.941 m2/g增大至13.091 m2/g,孔體積由0.007 cm3/g 增大至0.053 cm3/g。復(fù)合光催化劑表面吸附性增強(qiáng),提高了光生電子-空穴的捕獲能力,比表面積和孔體積與光催化活性呈正相關(guān),因此BiVO4/TiO2的光催化活性明顯高于BiVO4[9]。

        2.1.5 UV-Vis

        由圖8 可以看出,在不同pH 和煅燒溫度下制備的BiVO4在可見(jiàn)光下均有吸收,當(dāng)pH 為7、煅燒溫度為500 ℃時(shí),制備的BiVO4帶隙最窄,對(duì)應(yīng)吸收帶邊落在527.8 nm,根據(jù)半導(dǎo)體吸收閾值與帶隙能關(guān)系計(jì)算其帶隙能為2.35 eV。

        圖8 不同pH 和煅燒溫度下BiVO4的紫外-可見(jiàn)漫反射吸收光譜

        由表3 可以看出,摻入一定量TiO2可以拓寬催化劑的光吸收范圍,制備的復(fù)合光催化劑能有效利用可見(jiàn)光。

        表3 不同光催化劑對(duì)應(yīng)的帶隙能

        由圖9可以看出,TiO2吸收帶邊落在398.0 nm,位于紫外光區(qū);單一BiVO4吸收帶邊落在527.8 nm,位于可見(jiàn)光區(qū);當(dāng)TiO2摻雜量分別為10%、30%、50%時(shí),BiVO4/TiO2吸收帶邊分別落在550.0、536.1、525.0 nm。

        圖9 光催化劑的紫外-可見(jiàn)漫反射吸收光譜

        2.1.6 XPS

        由圖10a 可知,樣品中有Bi、V、Ti、O 4 種元素,證實(shí)BiVO4和TiO2的存在。圖10b 中,161.43、167.15 eV處的衍射峰分別對(duì)應(yīng)Bi4f7/2和Bi4f5/2,說(shuō)明Bi 以Bi3+形式存在。圖10c 中,519.66 eV 處的衍射峰為V2p1/2,525.00 eV 后呈上升趨勢(shì)的衍射峰為V2p3/2,圖譜中并未完全顯現(xiàn)[10]。圖10d 中,462.43、468.85 eV 處的衍射峰分別為T(mén)i2p3/2和Ti2p1/2,說(shuō)明Ti 以Ti4+的形式存在[11]。圖10e中,532.69 eV 處的衍射峰為O2-[12-13]。

        圖10 BiVO4/TiO2的XPS 譜圖

        2.2 光催化活性影響因素

        2.2.1 pH

        由圖11 可以看出,pH 為7 時(shí),BiVO4光催化活性較高,3 h后對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率為60%。

        圖11 pH 對(duì)催化活性影響曲線圖

        2.2.2 煅燒溫度

        由圖12 可以看出,500 ℃時(shí),BiVO4具有良好的催化活性,隨著溫度升高,光催化活性不斷下降??赡苁怯捎诘陀?00 ℃時(shí),樣品未形成良好的結(jié)晶,且樣品間團(tuán)聚嚴(yán)重,吸附能力減弱;溫度過(guò)高,樣品的結(jié)晶性降低,BiVO4粒徑逐漸變大,比表面積減小,光催化活性降低[10]。

        圖12 不同燃燒溫度下BiVO4的降解曲線圖

        2.2.3 TiO2摻雜量

        TiO2摻雜量對(duì)催化活性影響曲線圖見(jiàn)圖13。

        圖13 TiO2摻雜量對(duì)催化活性影響曲線圖

        由圖13 可知,不同TiO2摻雜量的復(fù)合材料在3 h內(nèi)對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率均高于BiVO4,說(shuō)明TiO2的摻入可以提高催化劑的光催化活性。當(dāng)摻雜量為30%時(shí),BiVO4/TiO2復(fù)合材料的光吸收范圍較廣,具有良好的催化活性,可有效利用可見(jiàn)光。

        2.3 催化劑耐用性

        由表4 可知,優(yōu)化條件下制備的BiVO4/TiO2經(jīng)過(guò)3 次循環(huán)回收后,仍具有良好的光催化活性,3 h 后亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)71%以上。

        表4 回收次數(shù)對(duì)亞甲基藍(lán)降解率的影響

        3 結(jié)論

        以NH4VO3、Bi(NO3)3·5H2O 和TiO2為原料,采用溶膠-凝膠法成功制備BiVO4及BiVO4/TiO2復(fù)合光催化劑。pH 和煅燒溫度均會(huì)影響B(tài)iVO4的形貌和結(jié)晶性,從而影響催化活性,pH 7、500 ℃時(shí),BiVO4為單斜型,具有良好的光催化活性。摻入一定量TiO2會(huì)改變BiVO4的形貌,拓寬光吸收范圍,降低電子和空穴的復(fù)合概率,當(dāng)TiO2摻雜量為30%時(shí),氙燈下照射對(duì)亞甲藍(lán)的降解率為77.3%,且具有良好的耐用性,循環(huán)回收3次后,3 h后對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)71%以上。

        免费看黄片的视频在线观看| 麻豆AV免费网站| 特级毛片全部免费播放a一级| 日本在线一区二区免费| 欧美白人战黑吊| 精品少妇人妻av一区二区| 麻豆国产巨作AV剧情老师 | 久久精品国产亚洲av网在| 漂亮人妻洗澡被公强 日日躁| 欧美精品一区二区蜜臀亚洲| 日韩一区二区肥| 国内精品久久人妻互换| 精品人妻码一区二区三区剧情| 精品成人av一区二区三区| 久久久久亚洲精品美女| 三级日本午夜在线观看| 亚洲av无码成人精品国产| www国产无套内射com| 亚洲一区二区三区久久蜜桃| 天堂久久一区二区三区| 国产欧美成人一区二区a片| 国产主播一区二区三区在线观看 | 一二三四在线视频社区3| 亚洲国产不卡av一区二区三区| 无码流畅无码福利午夜| 在线观看视频免费播放| 少妇内射兰兰久久| 国产免费专区| 日本成年少妇人妻中文字幕| 欧美xxxxx高潮喷水| 国产精品美女久久久久| 国产精品黑色丝袜在线播放| 日韩av在线手机免费观看| 精品国产精品国产偷麻豆| 欧美黑人又粗又大久久久| 国产自产21区激情综合一区| 亚洲成人av在线第一页| 一性一交一口添一摸视频| 亚洲成在人线电影天堂色| 中文字幕一区二区三区.| 亚洲一区二区三区蜜桃|