钱震,童熙,安国芳,黄琼,李一岑,李楠旺.BiVO4-TiO2光催化剂的超声辅助合成及其可见光性能[J].分子催化,2024,38(6):567-577
BiVO4-TiO2光催化剂的超声辅助合成及其可见光性能
BiVO4-TiO2 Synthesized by Ultrasound Assisted Mixing for Photocatalytic Oxidation under Visible Light
投稿时间:2024-07-16  修订日期:2024-09-23
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2024.06.008
中文关键词:  光催化氧化  异质结催化剂  甲醛  二氧化钛  钒酸铋
英文关键词:photocatalytic oxidation  heterojunction catalysts  formaldehyde  TiO2  BiVO4
基金项目:江苏省自然科学基金资助项目(BK20201389, BK20190786, BK20170954); 国家自然科学基金资助项目(21501097, 51902166); 江苏省高等学校“青蓝工程”和江苏省高等学校重点学科建设项目(PAPD)
作者单位E-mail
钱震 江苏省环保集团南通有限公司, 江苏 南通 226000  
童熙 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究实验室, 南京信息工程大学 环境科学与工程学院, 江苏 南京 210044  
安国芳 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究实验室, 南京信息工程大学 环境科学与工程学院, 江苏 南京 210044  
黄琼 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究实验室, 南京信息工程大学 环境科学与工程学院, 江苏 南京 210044  
李一岑 江苏省环保集团南通有限公司, 江苏 南通 226000  
李楠旺 江苏省环保集团南通有限公司, 江苏 南通 226000 425856097@qq.com 
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中文摘要:
      光催化氧化技术已被广泛应用于气态污染物催化降解, 被普遍认为是一种高效降解室内低浓度甲醛污染的治理技术. TiO2是应用最广泛的一种光催化剂, 具有强氧化能力、低成本、无毒等优点, 但存在仅能被紫外光激发的缺点; BiVO4具有适宜的带隙和多样化的晶体结构, 可提升催化剂的可见光反应活性. 引入4种表面活性剂构建BiVO4/TiO2异质结结构, 研究考察表面活性剂种类、掺入量及混合方法等对BiVO4-TiO2可见光催化氧化甲醛性能的影响, 应用XRD、BET、PL、UV-Vis、XPS等分析表征技术对催化剂微观结构及性能进行表征分析. 研究结果表明, 以NaOH为表面活性剂, 采用超声辅助混合所制的BiVO4-TiO2催化剂性能最佳, 其48 h甲醛去除率高达97.1%, 且稳定性良好, 这均归结于高比表面积、丰富的孔径分布以及BiVO4与TiO2间所形成异质结结构, 提升光生载流子的分离, 降低光生电子和空穴的复合速率.
英文摘要:
      Photocatalytic oxidation technology is widely used for the catalytic degradation of gaseous pollutants and recognized as an effective treatment technology for low concentration indoor formaldehyde pollution. TiO2, which has strong oxidation capacity, low cost and non-toxic advantages, is the most widely used photocatalyst but can only be excited by ultraviolet light. BiVO4 has a suitable band gap energy and diversified crystal structure, which can improve the reactivity of the catalyst in visible light. In this study, four kinds of surfactants were introduced to BiVO4 and TiO2 for constructing the heterojunction structure, and the effects of surfactant type, incorporation, and mixing method on the formaldehyde oxidation of BiVO4-TiO2 were investigated. XRD, BET, PL, UV-Vis and XPS techniques were used to analyze the microstructure and performance of the catalyst. The results showed that the BiVO4-TiO2 catalyst prepared with NaOH as a surfactant exhibited the best performance. The 48 h formaldehyde removal rate reached 97.1%, indicating good stability. This was attributed to its high specific surface area, rich pore size distribution and heterojunction structure formed between BiVO4 and TiO2 that improved carrier separation efficiency while reducing electron-hole recombination rates.
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