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木质素控制的多孔BiVO4-C纳米复合光催化剂 用于增强可见光下对污染物的光催化活性

        钒酸铋(BiVO4)是一种有前途的半导体材料,具有直接带隙(2.4ev)、易于制备、形貌可调等优点。然而,由于BiVO4氧化慢、电荷复合过多、电荷输运能力差,其光催化性能受到限制。碳材料在化学和材料科学中的发现,提供了有益启示。碳材料sp2键具有良好的电子导电性、化学稳定性和热稳定性,以及单独的光诱导电子-空穴对,有利于提高光催化活性。到目前为止,人们已经用不同的前驱体制备了多种碳材料并应用于光催化领域,包括碳点、多孔碳、碳纳米片等。木质素作为碳材料的前驱体,因其成本低、毒性小、功能基团丰富而备受关注。
       在近期一篇发表于《Applied Surface Science》的论文中,江苏大学、吉林师范大学和韩国东国大学研究人员采用一步水热法制备了木质素衍生的BiVO4-C纳米复合材料。具体而言,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和硝酸铋通过自组装形成人工层状Bi3+-SDBS-前体。随着NH4VO3的加入和水热处理,VO33-和Bi3+反应形成BiVO4膜。随着木质素磺酸钠(SLS)加入,层状Bi3+-SDBS-前体被破坏并形成Bi3+-SLS-前体。同时,由于木质素的水热分解,SLS碳化为多孔结构。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析样品的化学结构和组成。通过降解盐酸土霉素(OTC)来考察光催化剂的光催化性能,并对光催化机理进行研究。
        研究表明,木质素不仅控制了BiVO4的生长,且经碳化形成了多孔结构。光催化试验符合伪一级速率方程,参与光降解过程的主要活性物为O2. 和h+。经4次循环试验后,光催化剂降解速率仍保持稳定。该工作为今后设计高效、绿色生物质光催化剂提供了有益启示。(来源:QYIM & AMSC MJ GAN 编报)
 
 

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