Z型g-C3N4-m-BiVO4复合光催化材料的制备及性能研究

Z型g-C3N4-m-BiVO4复合光催化材料的制备及性能研究Z型g-C3N4/m-BiVO4复合光催化材料的制备及性能研究

摘要：

近年来，光催化材料的制备及性能研究备受关注。在本研究中，我们成功合成了一种Z型g-C3N4/m-BiVO4复合光催化材料，并对其光催化性能进行了详细研究。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对材料的形貌和晶体结构进行了表征。同时，利用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和光致发光（PL）光谱对样品的光催化性能进行了评估。结果显示，所制备的Z型g-C3N4/m-BiVO4复合材料在可见光区域呈现出良好的光催化活性，并且对甲酸的降解效果优于单一成分的BiVO4。该研究为开发高效可见光催化材料提供了新的思路和方法。

关键词：Z型g-C3N4/m-BiVO4；复合光催化材料；制备；性能研究；可见光催化活性

1.引言

光催化技术是一种利用光能将有害物质转化为无害物质的环境友好型方法。近年来，各种光催化材料的研制和性能研究成为了科学界的热点之一。Z型g-C3N4和BiVO4作为可见光催化剂，具有天然资源丰富、光吸收范围宽、光电化学性能好等优点，在环境污染治理、水资源可持续利用等方面具有广阔的应用前景。因此，将两者复合成一种新型光催化材料，有望进一步提高其催化活性。

2.实验方法

(1)材料的制备

在本实验中，我们选取了商用BiVO4和g-C3N4作为原料，通过一定的工艺条件合成了Z型g-C3N4/m-BiVO4复合材料。

(2)材料的表征

利用扫描电子显微镜(SEM)观察样品的表面形貌，并通过透射电子显微镜(TEM)对其内部结构进行观察。X射线衍射(XRD)技术用于分析样品的晶体结构。

(3)光催化性能测试

采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光(PL)光谱对样品的光催化性能进行评估。进一步，采用可见光光催化活性测试反应系统，对样品在可见光照射条件下对甲酸的光催化降解效果进行评估。

3.结果与讨论

(1)材料表征结果

通过SEM观察结果显示，合成的Z型g-C3N4/m-BiVO4复合材料呈现出较好的颗粒分散性和均匀性。TEM的观察结果显示，复合材料中g-C3N4纳米片层与BiVO4颗粒紧密结合。XRD测试结果显示，复合材料为多晶结构，且呈现出与单一成分BiVO4的特征衍射峰。

(2)光催化性能结果

UV-Vis和PL光谱结果显示，复合材料对可见光具有较高的吸收率和较低的光致发光强度，表明在可见光范围内呈现出较好的光催化活性。光催化降解实验结果显示，Z型g-C3N4/m-BiVO4复合材料对甲酸的降解率明显高于单一成分的BiVO4，且具有较好的反应动力学性质。

4.结论

本研究成功合成了一种Z型g-C3N4/m-BiVO4复合光催化材料，并对其形貌、晶体结构和光催化性能进行了详细研究。结果表明，复合材料在可见光范围内具有优异的光催化活性，对甲酸的降解效果明显优于单一成分的BiVO4。该研究为开发高效可见光催化材料提供了新的思路和方法。

通过对Z型g-C3N4/m-BiVO4复合材料的表征和光催化性能评估，本研究证明了该复合材料在可见光照射条件下对甲酸的光催化降解具有优异的效果。合成的复合材料具有良好的颗粒分散性和均匀性，并且g-C3N4纳米片层与BiVO4颗粒紧密结合。从UV-Vis和PL光谱结果可以看出，复合材料对可见光具有较高的吸收率和较低的光致发光强度，表明其具有优异的光催化活性。光催化降解实验结果显示，复合材料对甲酸的降解率明显高于单一成分的BiVO4，并且