赵振璇
,
戴洪兴
,
邓积光
,
刘雨溪
,
区泽棠
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60632-9
在无和有S源(Na2S或硫脲)存在的条件下,采用十二胺辅助的醇-水热法制备了多孔单斜晶相结构的BiVO4-δ和不同含量S掺杂的BiVO4-δ催化剂.利用多种手段表征了催化材料的物化性质,评价了它们在可见光照射下催化降解亚甲基蓝或甲醛的反应活性.结果表明,所制光催化剂为单斜白钨矿晶相结构,具有多孔橄榄状形貌,比表面积为8.4-12.5 m2/g,带隙能为2.40-2.48eV.在S掺杂BiVO4-δ表面同时含有Bi5+,Bi4+,V5+和V4+物种.S掺杂对BiVO4-δ光催化剂的活性影响很大.在可见光下照射下,BiVO4-δS0.08光催化剂对亚甲基蓝和甲醛降解反应显示出最高的光催化活性,这与其较高的表面氧物种浓度和较低的带隙能相关.
关键词:
硫掺杂
,
钒酸铋
,
可见光催化
,
橄榄状形貌
,
亚甲基蓝降解
,
甲醛水溶液降解
Seyed Ghorban Hosseini
,
Saeid Safshekan
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62788-8
采用便捷的涉及电沉积和退火过程的两步法在F掺杂的氧化锡基体上制备了高品质的多晶钒酸铋(BiVO4)薄膜,并运用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见光吸收光谱和拉曼光谱表征了所制薄膜的形貌和结构特征.XRD和光学分析结果表明,BiVO4薄膜为纯相的单斜白钨矿晶相结构.将该薄膜通过电化学(EC),光化学(PC)和光电化学(PEC)过程用于水溶液中氯酸离子的多相氧化反应中.采用紫外-可见吸附光谱仪监测氯酸盐浓度的降低.结果发现,在光的照射下采用PEC法时,BiVO4可有效催化氯酸盐的氧化.氯酸盐氧化反应级数为1级,PEC过程的反应速率常数明显高于EC和PC过程的.同时,提出了基于形成了高氯酸离子的催化氧化氯酸盐的反应机理.
关键词:
钒酸铋
,
光催化
,
电子-空穴对
,
氯酸盐氧化
,
光化学反应
钱岭
,
刘鹏飞
,
张乐
,
王重午
,
杨双
,
郑黎荣
,
陈爱平
,
杨化桂
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62809-2
通过"人工光合成"过程,将太阳能转化成氢能的形式加以存储和利用,是替代传统化石能源的清洁能源的制备有效途径.其中,光电化学分解水是氢能制备的最有潜力的路径之一.n型BiVO4由于具有丰富的储量、较窄的带隙以及合适的能带位置,被称为光电化学领域的研究热点.然而,未修饰的BiVO4光阳极性能并不理想,主要原因在于载流子复合严重、导电性差以及表面催化动力学低等性质的制约.科研工作者们针对这些方面已进行了非常多的研究,例如与电子传输层的复合、产氧电催化剂的担载以及异质结的构建等.其中表面动力学和电荷分离的同时提升是更理想的改善BiVO4光阳极性能的方法.我们在上述研究基础上,采用光化学沉积法在纳米多孔BiVO4电极表面担载无定形氧化铁层,将电极在1.23 V vs.RHE电位下的光电流提升至2.52 mA/cm2,是初始光电化学性能的3倍.采用间歇光照计时电流(i-t)测试,电化学交流阻抗谱(EIS),X射线光电子能谱(XPS),原位和非原位的X射线精细结构能谱(in-situ and ex-situ XAFS)等表征手段研究了无定形氧化铁层的成分和光电化学反应过程中的价态变化,从而分析出光电化学性能提升的原因.间歇光照i-t测试和EIS测试结果表明,无定形氧化铁沉积在BiVO4使电荷累积减少,复合率降低.XPS测试结果发现无定形氧化铁层存在少量的二价铁成分.通过原位XAFS测试发现,BiVO4/FeOx电极中Fe原子的价态在光照和施加外加偏压条件下会有价态的升高,而撤去光照和偏压后Fe原子的价态状态与最初非原位的测试结果重合.这样的结果证明了无定型氧化铁层在光电化学反应过程中由于二价铁成分的存在,能够很好的通过价态改变实现空穴的吸附和传输,即吸附空穴,被空穴氧化成三价或四价,同时结合自身电催化活性,促进表面分解水反应的进行.而水的氧化反应结束时,则伴随着二价铁离子的再生成.这种反应机理为开发更高效的电催化剂,匹配光电极使用,有着重大的指导意义.
关键词:
氧化铁层
,
无定形
,
钒酸铋
,
光阳极
,
氧生成
