BiVO4纳米结构的形貌和组成控制及其对光催化性能的影响

在不采用表面活性剂的情况下,通过简易的水热法合成了单斜相的BiVO4纳米结构.研究结果表明,pH值和反应时间是决定产物形貌和组成的两个重要因素.通过控制pH值,调控了BiVO4的形貌和制备过程中杂质的生长速率.由于酸性环境可以抑制杂质的生长,并且杂质生长速率会随着pH值的升高而加快,因此在pH值为3和5、不同反应时间(6、10、14 h)下都可以合成纯单斜相的BiVO4样品.然而,随着pH值(pH值为7和9)的增加和反应时间的延长,产物中杂质出现的概率会不断增加.因此,要得到纯单斜相BiVO4,pH值和反应时间这两个因素都应控制在适当的范围内.固定反应时间为6h,不同pH值(pH值为3、5、7和9)下产物的聚集程度逐渐升高,形貌从松散颗粒逐渐向高聚集形态演变,分别得到亚微米级颗粒、纳米粒子包覆多孔核结构和微米管状结构.光催化行为测量结果表明,pH值为7时得到的Bi-VO4样品的粒径小、为多孔结构、比表面积大、可见光吸收度高、分散良好及可见光辐射下其在亚甲基蓝(MB)溶液中具有最佳的光催化活性,其降解效率在辐射40 min后约为94％.