有序大介孔BiVO4及复合物可控合成与光催化性能研究

有序大介孔BiVO4及复合物可控合成与光催化性能研究

摘要：有序大介孔BiVO4及其复合物是一类具有良好光催化性能的材料，可广泛应用于水分解、CO2还原和有机污染物降解等领域。本研究通过模板法、水热法和溶液法制备了有序大介孔BiVO4及其复合物，并对其形貌、结构和光催化性能进行了表征。结果表明，有序大介孔BiVO4具有较大的比表面积和孔容，有利于光生电荷的传输和反应物的扩散。复合物的引入进一步改善了BiVO4的光催化性能，可实现高效的光照催化反应。

1.引言

能源和环境问题一直是全球面临的重大挑战，发展高效、环保的光催化材料是解决能源和环境问题的重要途径之一。过去几十年来，BiVO4因其良好的光电化学性能而受到广泛关注。然而，传统BiVO4的光催化性能受制于其晶体结构和电子传输效率。为了提高BiVO4的光催化性能，研究人员开始关注制备有序大介孔BiVO4及其复合物的可控合成方法。

2.实验方法

本研究采用模板法、水热法和溶液法制备了有序大介孔BiVO4及其复合物。首先，通过模板法制备了介孔SiO2，并利用溶胶凝胶法在SiO2表面沉积BiVO4纳米颗粒，经高温煅烧后得到有序大介孔BiVO4。然后，通过水热法制备了BiVO4/GO复合物，利用氧化石墨烯（GO）的导电性和光敏特性提高了BiVO4的光催化性能。最后，通过溶液法制备了BiVO4/Pt复合物，利用Pt纳米颗粒的催化作用增强了BiVO4的光催化性能。

3.结果与讨论

通过扫描电子显微镜（SEM）观察到有序大介孔BiVO4具有均匀的孔道结构和较大的比表面积。X射线衍射（XRD）结果显示，制备的有序大介孔BiVO4具有良好的晶体结构。紫外-可见漫反射光谱（UV-visDRS）显示，有序大介孔BiVO4在可见光范围内具有良好的吸收性能。BiVO4/GO复合物和BiVO4/Pt复合物也具有类似的形貌和结构，且光催化性能明显优于纯BiVO4。

4.光催化性能研究

本研究对有序大介孔BiVO4及其复合物的光催化性能进行了评估。以甲酸为模型反应物，通过可见光照射，观察到BiVO4及其复合物的催化活性明显提高。其中，BiVO4/Pt复合物表现出最高的催化活性，表明Pt纳米颗粒的催化作用对光催化性能的提升具有重要影响。此外，本研究还对有序大介孔BiVO4及其复合物的稳定性进行了研究，并发现它们在多次循环使用后仍能保持较好的光催化性能。

5.结论

本研究成功合成了有序大介孔BiVO4及其复合物，并对其形貌、结构和光催化性能进行了详细研究。研究结果表明，有序大介孔BiVO4具有较大的比表面积和孔容，有利于光生电荷的传输和反应物的扩散。复合物的引入进一步改善了BiVO4的光催化性能，可实现高效的光照催化反应。本研究对于开发高效的光催化材料具有重要意义，对于解决能源和环境问题具有重要的应用价值综上所述，本研究成功合成了有序大介孔BiVO4及其复合物，并对其形貌、结构和光催化性能进行了详细研究。结果显示，有序大介孔BiVO4具有较大的比表面积和孔容，有利于光生电荷的传输和反应物的扩散。BiVO4/GO复合物和BiVO4/Pt复合物在可见光范围内表现出良好的吸收性能，并具有优于纯BiVO4的光催化性能。特别是BiVO4/Pt复合物，其催化活性最高，表明Pt纳米颗粒对光催化性能的提升具有重要影响。此外，研究还发