Z型g-C3N4-m-BiVO4復合光催化材料的制備及性能研究

Z型g-C3N4-m-BiVO4復合光催化材料的制備及性能研究Z型g-C3N4/m-BiVO4復合光催化材料的制備及性能研究

摘要：

近年來，光催化材料的制備及性能研究備受關注。在本研究中，我們成功合成了一種Z型g-C3N4/m-BiVO4復合光催化材料，并對其光催化性能進行了詳細研究。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和X射線衍射（XRD）對材料的形貌和晶體結構進行了表征。同時，利用紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）和光致發(fā)光（PL）光譜對樣品的光催化性能進行了評估。結果顯示，所制備的Z型g-C3N4/m-BiVO4復合材料在可見光區(qū)域呈現出良好的光催化活性，并且對甲酸的降解效果優(yōu)于單一成分的BiVO4。該研究為開發(fā)高效可見光催化材料提供了新的思路和方法。

關鍵詞：Z型g-C3N4/m-BiVO4；復合光催化材料；制備；性能研究；可見光催化活性

1.引言

光催化技術是一種利用光能將有害物質轉化為無害物質的環(huán)境友好型方法。近年來，各種光催化材料的研制和性能研究成為了科學界的熱點之一。Z型g-C3N4和BiVO4作為可見光催化劑，具有天然資源豐富、光吸收范圍寬、光電化學性能好等優(yōu)點，在環(huán)境污染治理、水資源可持續(xù)利用等方面具有廣闊的應用前景。因此，將兩者復合成一種新型光催化材料，有望進一步提高其催化活性。

2.實驗方法

(1)材料的制備

在本實驗中，我們選取了商用BiVO4和g-C3N4作為原料，通過一定的工藝條件合成了Z型g-C3N4/m-BiVO4復合材料。

(2)材料的表征

利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察樣品的表面形貌，并通過透射電子顯微鏡(TEM)對其內部結構進行觀察。X射線衍射(XRD)技術用于分析樣品的晶體結構。

(3)光催化性能測試

采用紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)和光致發(fā)光(PL)光譜對樣品的光催化性能進行評估。進一步，采用可見光光催化活性測試反應系統，對樣品在可見光照射條件下對甲酸的光催化降解效果進行評估。

3.結果與討論

(1)材料表征結果

通過SEM觀察結果顯示，合成的Z型g-C3N4/m-BiVO4復合材料呈現出較好的顆粒分散性和均勻性。TEM的觀察結果顯示，復合材料中g-C3N4納米片層與BiVO4顆粒緊密結合。XRD測試結果顯示，復合材料為多晶結構，且呈現出與單一成分BiVO4的特征衍射峰。

(2)光催化性能結果

UV-Vis和PL光譜結果顯示，復合材料對可見光具有較高的吸收率和較低的光致發(fā)光強度，表明在可見光范圍內呈現出較好的光催化活性。光催化降解實驗結果顯示，Z型g-C3N4/m-BiVO4復合材料對甲酸的降解率明顯高于單一成分的BiVO4，且具有較好的反應動力學性質。

4.結論

本研究成功合成了一種Z型g-C3N4/m-BiVO4復合光催化材料，并對其形貌、晶體結構和光催化性能進行了詳細研究。結果表明，復合材料在可見光范圍內具有優(yōu)異的光催化活性，對甲酸的降解效果明顯優(yōu)于單一成分的BiVO4。該研究為開發(fā)高效可見光催化材料提供了新的思路和方法。

通過對Z型g-C3N4/m-BiVO4復合材料的表征和光催化性能評估，本研究證明了該復合材料在可見光照射條件下對甲酸的光催化降解具有優(yōu)異的效果。合成的復合材料具有良好的顆粒分散性和均勻性，并且g-C3N4納米片層與BiVO4顆粒緊密結合。從UV-Vis和PL光譜結果可以看出，復合材料對可見光具有較高的吸收率和較低的光致發(fā)光強度，表明其具有優(yōu)異的光催化活性。光催化降解實驗結果顯示，復合材料對甲酸的降解率明顯高于單一成分的BiVO4，并且