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基本信息

項(xiàng)目名稱：
p-n結(jié)光催化劑Cu2O/BiVO4的制備及光催化性能研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
以Cu(Ac)2?H2O和化學(xué)共沉淀法制備的BiVO4為原料，采用多元醇法成功合成了一系列不同Cu2O含量的p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4。在可見光和太陽(yáng)光條件下，以亞甲基藍(lán)的光催化降解為探針反應(yīng)，研究了p-n結(jié)光催化劑的光催化性能。
詳細(xì)介紹：
以Cu(Ac)2?H2O和化學(xué)共沉淀法制備的BiVO4為原料，采用多元醇法成功合成了一系列不同Cu2O含量的p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4。在可見光和太陽(yáng)光條件下，以亞甲基藍(lán)的光催化降解為探針反應(yīng)，研究了p-n結(jié)光催化劑的光催化性能。結(jié)果表明：在兩種光源下，p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4的光催化活性均優(yōu)于純BiVO4；Cu2O的含量（x）對(duì)Cu2O/BiVO4光催化劑的光催化活性有較大影響，當(dāng)x為0.75%時(shí)，Cu2O/BiVO4光催化劑的活性最佳。Cu2O/BiVO4光催化劑的光催化性能的提高與p-n結(jié)的形成所導(dǎo)致的光生載流子的高效分離有關(guān)。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

光催化氧化法處理廢水主要是應(yīng)用半導(dǎo)體材料作光催化劑，在一定光照條件下，與水中的污染物發(fā)生反應(yīng)，使之部分或全部礦化，最終達(dá)到凈化廢水的目的?；舅悸肥遣捎枚嘣挤▽u2O負(fù)載于BiVO4表面形成p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4，并以亞甲基藍(lán)水溶液的可見光光催化降解反應(yīng)為探針反應(yīng)研究了p-n結(jié)光催化劑的光催化性能。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本研究以Cu(Ac)2?H2O和化學(xué)共沉淀法制備的BiVO4為原料，采用多元醇法成功合成了一系列不同Cu2O含量的p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4。將Cu2O負(fù)載于BiVO4表面形成p-n結(jié)光催化劑，提高了光生載流子的分離效率，從而提高了光催化效率。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

本作品將Cu2O負(fù)載于BiVO4表面合成復(fù)合光催化劑，進(jìn)一步提高了BiVO4光催化劑的可見光活性，提高了光生載流子的分離作用，較明顯地提高光催化效率，從而能夠更好的降解水中的有機(jī)污染物。這對(duì)于環(huán)境污染物的處理方面具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和重要的現(xiàn)實(shí)意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

以Cu(Ac)2?H2O和化學(xué)共沉淀法制備的BiVO4為原料，采用多元醇法成功合成了一系列不同Cu2O含量的p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4。在可見光和太陽(yáng)光條件下，以亞甲基藍(lán)的光催化降解為探針反應(yīng)，研究了p-n結(jié)光催化劑的光催化性能。結(jié)果表明：在兩種光源下，p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4的光催化活性均優(yōu)于純BiVO4 ；Cu2O的含量（x）對(duì)Cu2O/BiVO4光催化劑的光催化活性有較大影響，當(dāng)x為0.75%時(shí)，Cu2O/BiVO4光催化劑的活性最佳。Cu2O/BiVO4光催化劑的光催化性能的提高與p-n結(jié)的形成所導(dǎo)致的光生載流子的高效分離有關(guān)。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

該作品獲校級(jí)一等獎(jiǎng)，是一篇優(yōu)秀作品

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

隨著工業(yè)的高速發(fā)展和人們對(duì)環(huán)境特別是水污染問題的日益重視，工業(yè)有機(jī)廢水的光催化降解尤其是多相光催化降解已受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的日益關(guān)注。光催化氧化法處理工業(yè)廢水是一項(xiàng)極具發(fā)展前景的新技術(shù)，它具有選擇性好、可在常溫常壓下反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)速度快，且可以將有機(jī)物降解為無毒害的無機(jī)物的優(yōu)點(diǎn)，已成為目前水處理的研究熱點(diǎn)。多元復(fù)合金屬氧化物因其晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的多樣性，有可能同時(shí)具備響應(yīng)可見光激發(fā)的能帶結(jié)構(gòu)和高的光生載流子移動(dòng)性，被作為高效光催化材料得到了廣泛研究。釩酸鉍（BiVO4）作為一種穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料，因其較窄的帶隙（2.4ev）（非常接近于太陽(yáng)光譜的中心（2.68ev）），較強(qiáng)的氧化還原能力及無毒，成本低等優(yōu)點(diǎn)而被越來越多的應(yīng)用于可見光光催化研究。但研究發(fā)現(xiàn)：BiVO4對(duì)反應(yīng)物的吸附性能較弱，并且光生載流子在催化劑體內(nèi)復(fù)合，使新型光催化BiVO4的可見光活性不高，催化效率仍然很低。Cu2O作為一種p型半導(dǎo)體,其禁帶和導(dǎo)帶寬度只有2.10 eV ,在太陽(yáng)光的照射下能夠有效地產(chǎn)生光生載流子,已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域,目前在環(huán)境污染治理研究中受到了環(huán)境研究者的重視。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，Cu2O粉末在日光的照射下能夠穩(wěn)定地將水分解為氫氣和氧氣，表現(xiàn)出和TiO2粉末非常相近的光催化效果，表明Cu2O完全有可能成為一種能夠有效利用太陽(yáng)光降解水中有機(jī)污染物的光催化劑。但是，迄今為止將金屬氧化物負(fù)載于BiVO4，從而提高BiVO4在太陽(yáng)光條件下光催化性能的研究報(bào)道不多。 作品《p-n結(jié)光催化劑Cu2O/BiVO4的制備及光催化性能研究》為進(jìn)一步提高BiVO4光催化劑的可見光活性，將Cu2O負(fù)載于BiVO4表面合成復(fù)合光催化劑，提高光生載流子的分離作用，較明顯地提高光催化效率,從而能夠更好的降解水中的有機(jī)污染物。這對(duì)于拓展新型p-n結(jié)光催化劑制備和催化性能的研究提供了很有參考價(jià)值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
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