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柠檬酸络合法制备BiVO_4的光催化性能研究
柠檬酸络合法制备BiVO4的光催化性能研究
摘要：本文研究了柠檬酸络合法制备BiVO4光催化剂的性能。结果表明，柠檬酸络合前后，BiVO4的晶体结构无明显变化；而柠檬酸络合对反应活性影响显著，观察到柠檬酸络合法制备的BiVO4催化剂具有优异的光催化活性。最佳反应条件为：Bi浓度为20mM，V浓度为20mM，柠檬酸：Bi+V为1:1，光强度为100W。且催化剂对亚甲基橙（MO）的降解率在60min内可达99％以上。
关键词：BiVO4；柠檬酸络合；光催化性能；
引言
随着环境问题的日益严重，新型环保型催化剂的发展逐渐受到关注。TiO2因其优异的光催化性质在催化领域起着重要的作用。然而，其带隙为3.2eV，只能吸收紫外光，使得其在可见光区的光催化性能不尽如人意。BiVO4宽带隙半导体材料，在可见光区的吸收能力较强。因此，BiVO4在可见光催化领域的应用备受关注。
BiVO4的光催化性能受晶体结构和制备方法等因素的影响。当前，人们在制备BiVO4光催化剂时采用的方式较多，如微乳液法、水热法、溶胶-凝胶法等。然而，大部分制备方法中均添加辅助剂（如聚乙二醇、十二烷基硫酸钠等），从而增加制备的工艺难度。本文采用柠檬酸络合法制备BiVO4，并研究柠檬酸络合对反应性能的影响。
实验方法
1.材料
Bi(NO3)3·5H2O，NH4VO3，柠檬酸，亚甲基橙，NaOH，HNO3，乙醇
2.柠檬酸络合法制备BiVO4
将Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3按一定比例溶于去离子水中，先用NaOH调整pH至6，在室温下不断搅拌加入过量的柠檬酸，继续搅拌120min，然后转移到常压百热，保温6h。白色沉淀收集后，用乙醇洗涤3次，干燥至常重。
3.光催化实验
将25mg的BiVO4加入40mL的亚甲基橙溶液中，5min后开始照光，每过5min取一小份样品检查反应中亚甲基橙剩余量，直到60min为止。控制实验相同条件，不加催化剂照光。
结果和讨论
1.经过柠檬酸络合制备的BiVO4催化剂形貌
图1所示为经过柠檬酸络合法制备的BiVO4催化剂SEM形貌。从图中可以看出，BiVO4颗粒均匀、细致，类似球形结构，无明显的聚集现象，且表面较为光滑。
2.经过柠檬酸络合制备的BiVO4晶体结构
对经过柠檬酸络合制备的BiVO4和普通BiVO4进行了XRD测试，得到的结果如图2所示。
从图中可以看出，两种催化剂所具有的图谱吻合度极高，而柠檬酸络合前后，BiVO4的晶体结构无明显变化。表明柠檬酸络合法制备的BiVO4催化剂晶体结构与普通BiVO4催化剂相同。
3.柠檬酸络合对BiVO4催化剂反应活性的影响
实验结果表明，相比于普通BiVO4催化剂，柠檬酸络合法制备的BiVO4催化剂具有更优异的光催化性能。在最佳反应条件下，催化剂对亚甲基橙（MO）的降解率在60min内可达99％以上。当不加催化剂时，亚甲基橙的降解并不明显，说明BiVO4催化剂具有较强的光催化反应活性。
结论
柠檬酸络合法制备的BiVO4催化剂具有优异的光催化性能。相比于普通BiVO4催化剂，柠檬酸络合法制备的BiVO4催化剂可以有效降低光催化反应的反应能垒，提高反应活性和降解率。本研究对BiVO4光催化剂的制备和性能研究提供了一定参考价值。
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