BiVO4可见光催化剂的研究进展

BiVO4的合成、改性及其可见光光催化活性研究的
开题报告
1. 研究背景
随着环境污染和能源危机的加剧，可持续能源和环境保护的重要性日益凸显。

其中，光催化技术作为一种无污染、高效、可持续的处理污染物和制备新能源的方法正在被广泛研究。

相比于紫外光催化，可见光催化具有更广泛的应用前景，因此寻找新型可见光响应的光催化剂成为研究热点。

BiVO4是一种可见光响应的光催化剂，具有良好的光催化活性和稳定性，被广泛应用于光催化领域。

然而，由于BiVO4的能带结构和表面特性限制了其光催化性能的提高，因此需要通过合成方法和改性手段来提高其光催化活性。

2. 研究内容
本研究将主要围绕以下几个方面展开：
(1) BiVO4的合成方法研究。

采用水热法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等方法合成BiVO4，比较不同方法对BiVO4形貌和光催化性能的影响，并寻找最优合成方法。

(2) BiVO4的改性研究。

采用离子掺杂、负载金属等方法对BiVO4进行改性，探究改性对其晶体结构、表面特性和光催化活性的影响。

(3) BiVO4的可见光光催化活性研究。

采用可见光催化分解亚甲基蓝等有机染料来评价BiVO4的光催化活性，并探究合成方法和改性手段对其活性的影响机理。

3. 研究意义
本研究旨在寻找新型可见光响应的光催化剂，为环境治理和新能源研究提供技术支撑。

研究结果可以为BiVO4的合成方法和改性手段提供理论指导和实际应用基础，并为同类物质的研究提供借鉴。

Vol.6 No.2Apr. 2020生物化工Biological Chemical Engineering第 6 卷 第 2 期2020 年 4 月光催化剂钒酸铋BiVO 4研究进展陈锦森，刘咏鸽，陆建兵*（扬州大学环境科学与工程学院，江苏扬州 225000）摘 要：可见光催化剂钒酸铋（BiVO 4）是一种新式半导体光催化材料，因良好的催化特性而引起广泛关注。

基于此，阐述BiVO 4相关性质，总结常用制备方法，并对离子掺杂、复合和形貌调控等BiVO 4改性方法进行综述。

关键词：钒酸铋；光催化；改性中图分类号：TQ426.8 文献标志码：AA Brief Analysis on the Research Progress of Bismuth Vanadate BiVO 4Chan Jin-sen, Liu Yong-ge, Lu Jian-bing *(College of environmental science and engineering, Yangzhou university, Jiangsu yangzhou 225000)Abstract: visible light catalyst bismuth vanadate (BiVO 4) is a new kind of semiconductor photocatalytic material. Based on this, the related properties of BiVO 4 were described, the common preparation methods were summarized, andthe modification methods of BiVO 4 such as ion doping, compounding and morphology control were reviewed.Keywords: Bismuth vanadate; Photocatalytic; Modified引言环境污染已经成为当今世界的难题之一，自1972年Fujishima 等[1]研究出利用TiO 2电极光催化，可将水分解来制取氢气，在光催化领域内，这一里程碑式的研究成果，成为各国科学家研究光催化剂的开端。

L--半胱氨酸辅助BiVO4催化剂的可控合成及可见光产氧研究的开题报告1. 研究背景光催化水分解是一种可持续的清洁能源制氢技术，已成为当前研究的热点之一。

铋钒氧化物(BiVO4)因其优良的光催化活性和光吸收性能，成为了一种重要的光催化材料。

然而，BiVO4催化剂在可见光区域的光吸收能力受限，影响了光催化水分解的效率。

因此，如何提高BiVO4催化剂的光吸收和光催化性能，成为了当前研究的难点之一。

半胱氨酸(Cysteine)具有较好的还原性和高的络合能力，并且可以有效吸收可见光。

将半胱氨酸引入BiVO4催化剂中，有望提高其光吸收和光催化性能。

因此，本研究将探索半胱氨酸辅助制备BiVO4催化剂，并研究其在可见光下催化水分解的性能。

2. 研究目的本研究旨在探究半胱氨酸辅助制备BiVO4催化剂的可控方法，并研究其在可见光下催化水分解的性能，为光催化产氢领域的研究提供新思路和新手段。

具体研究任务如下：(1) 设计合理的可控方法，制备半胱氨酸辅助BiVO4催化剂；(2) 对所得催化剂进行结构表征，分析其物理化学性质；(3) 研究半胱氨酸对BiVO4催化剂光电特性和光催化性能的影响；(4) 考察半胱氨酸辅助BiVO4催化剂在可见光下催化水分解的效率。

3. 研究内容和技术路线(1) 合成半胱氨酸辅助BiVO4催化剂: 通过共沉淀、水热法等方法制备半胱氨酸辅助BiVO4催化剂。

(2) 结构表征: 采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积分析仪和紫外-可见分光光度计等工具，对样品的结构、形貌、比表面积等进行表征分析。

(3) 光电性能研究: 通过光电化学工作站测量半胱氨酸辅助BiVO4催化剂的光电流和光电势等性能指标，探究半胱氨酸对催化剂的光电特性的影响。

(4) 光催化性能研究: 采用可见光下的光催化水分解反应评价半胱氨酸辅助BiVO4催化剂的光催化性能，考察半胱氨酸对催化剂的光催化活性的影响。

《基于BiVO4光阳极的助催化剂调控用于增强光阳极产氧活性》篇一基于BiVO4光阳极的助催化剂调控：用于增强光阳极产氧活性的高质量研究一、引言随着环境问题的日益严重和能源需求的持续增长，光催化技术已成为一种极具潜力的清洁能源生产方式。

在众多光催化剂中，BiVO4光阳极因其在太阳能分解水制氧反应中的良好性能而备受关注。

然而，BiVO4光阳极在反应过程中面临着电子-空穴对复合率高、产氧动力学缓慢等问题。

为了解决这些问题，助催化剂的调控成为了提高BiVO4光阳极产氧活性的关键手段。

本文旨在研究基于BiVO4光阳极的助催化剂调控，以提高其光催化产氧性能。

二、BiVO4光阳极及其产氧活性现状BiVO4作为一种重要的光催化剂，具有优异的可见光响应和良好的化学稳定性。

然而，由于BiVO4本身的电子-空穴对复合率较高，其产氧活性受到了限制。

为了改善这一状况，助催化剂的引入成为了一种有效的策略。

助催化剂能够通过降低电子-空穴对的复合率、提高光生载流子的分离效率以及增强表面反应动力学等方式，从而提高BiVO4光阳极的产氧活性。

三、助催化剂调控策略针对BiVO4光阳极的助催化剂调控，本文提出以下策略：1. 助催化剂的选择：选择具有高导电性、高催化活性以及与BiVO4能带结构相匹配的助催化剂。

如某些金属氧化物、硫化物等。

2. 助催化剂的负载量：控制助催化剂的负载量，以实现最佳的光催化性能。

过多的助催化剂会导致光生载流子的复合率增加，反而降低产氧活性。

3. 助催化剂的形态调控：通过控制助催化剂的形态（如尺寸、形状等），优化其与BiVO4之间的相互作用，从而提高产氧活性。

四、实验方法与结果1. 实验材料与设备：选用合适的BiVO4光阳极材料、助催化剂以及相关实验设备。

2. 助催化剂的制备与负载：采用溶胶-凝胶法、浸渍法等方法制备助催化剂，并将其负载到BiVO4光阳极上。

3. 性能测试：通过紫外-可见吸收光谱、光电化学测试、X射线衍射等方法，测试助催化剂负载前后BiVO4光阳极的产氧活性。

钒酸铋复合光催化剂的改性及光催化性能的研究钒酸铋复合光催化剂的改性及光催化性能的研究摘要：光催化技术是一种环境友好且高效能的处理废水和空气污染物的方法。

钒酸铋（BiVO4）作为一种半导体光催化剂，在可见光区域中具有较高的光吸收能力和光生电荷分离效率。

然而，其光催化性能的提高仍然是一个挑战。

本研究通过不同的改性方法对BiVO4进行研究，以提高其光催化性能。

1. 引言光催化技术是一种能够利用可见光或紫外光激发半导体产生光生电荷并催化化学反应的技术。

相比于传统的化学处理方法，光催化技术具有无需添加化学试剂、反应条件温和、产物易分离等优点，是一种环境友好且经济可行的处理废水和净化空气的方法。

2. 钒酸铋的光催化性能及存在的问题钒酸铋是一种具有较高光催化活性的半导体材料。

其在可见光范围内的吸收能力较强，能够有效地产生光生电荷对。

然而，其光生电荷对的分离效率较低，导致光催化反应的效率较低。

此外，BiVO4的光吸收范围局限于可见光的一部分，不能完全利用整个可见光区域。

3. 钒酸铋的改性方法为了改善BiVO4的光催化性能，研究人员采取了多种改性方法。

一种常见的方法是通过合成氮、硫等元素的掺杂改变BiVO4的电子能带结构，促进光生电荷的分离。

另一种方法是通过复合BiVO4与其他光催化材料，如二氧化钛（TiO2）等进行复合。

复合BiVO4的光催化剂具有较强的光吸收能力和光生电荷分离效率，提高了催化反应的效率。

4. 钒酸铋改性及复合光催化剂的光催化性能研究4.1 钒酸铋的硫掺杂改性研究人员采用硫酸钠为硫源，采用水热法制备了硫掺杂BiVO4（S-BiVO4）。

实验结果表明，S-BiVO4的光催化活性显著提高。

硫掺杂可以调整BiVO4的电子能带结构，有利于光生电荷的分离。

此外，硫的掺杂还导致了BiVO4表面的氧缺陷增加，提高了反应物在催化剂表面的吸附能力。

4.2 钒酸铋与钨酸铋复合改性研究人员采用沉淀法将BiVO4与钨酸铋（H3BW12O40）复合，制备了BiVO4/H3BW12O40复合光催化剂。

《BiVO4光阳极高效稳定分解水体系研究》篇一一、引言随着全球能源需求的不断增长和对环境可持续性的日益关注，太阳能的开发和利用成为了科学研究的热点。

其中，光催化分解水制氢技术被认为是一种具有巨大潜力的清洁能源技术。

在众多光催化剂中，BiVO4因其良好的光吸收性能、高反应活性以及环境友好性，在光阳极材料中表现出优异的性能。

本文旨在深入研究BiVO4光阳极高效稳定分解水体系，为光催化技术的发展提供理论支持和实践指导。

二、BiVO4光阳极的基本性质BiVO4是一种典型的半导体材料，其结构稳定、能带位置合适，使得它在光催化分解水方面具有巨大潜力。

BiVO4的晶体结构决定了其电子和空穴的传输性能，对于提高光催化反应的效率至关重要。

此外，BiVO4的光吸收范围广，能够充分利用太阳光中的可见光部分，进一步提高光能利用率。

三、BiVO4光阳极的制备与表征制备BiVO4光阳极的关键在于控制其晶体结构和形貌，以提高光催化性能。

目前，常用的制备方法包括溶胶-凝胶法、水热法等。

在本文中，我们采用溶胶-凝胶法制备了BiVO4光阳极，并利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对其结构和形貌进行了表征。

结果表明，所制备的BiVO4光阳极具有较高的结晶度和良好的形貌。

四、BiVO4光阳极高效稳定分解水体系的构建为了实现高效稳定的光催化分解水，我们构建了以BiVO4光阳极为核心的光电化学池体系。

通过优化电解质的选择、调节光阳极的工作电压等手段，实现了高效的光能-化学能转换。

在模拟太阳光的照射下，该体系表现出优异的光催化性能，能够持续稳定地进行水的分解反应。

五、实验结果与讨论实验结果表明，BiVO4光阳极在可见光照射下表现出优异的光催化性能。

通过分析其光电性能参数，如光电流密度、起始电位等，我们发现BiVO4光阳极具有较高的光电转换效率。

此外，我们还对BiVO4光阳极的稳定性进行了测试，结果表明其具有良好的稳定性，能够在长时间的光照条件下保持较高的催化活性。