1 1.东华大学 材料科学与工程学院, 纤维材料改性国家重点实验室, 上海 201620
2 2.华东理工大学 化工学院, 化学工程国家重点实验室, 上海 200237
3 3.东华大学 材料科学与工程学院, 教育部先进玻璃制造技术工程中心, 上海 201620
钒酸铋是最具有光电催化应用潜力的水分解光电阳极之一, 但由于表面缓慢的动力学反应速率, 其光电催化效率仍不理想。本研究通过浸渍法在BiVO4薄膜光阳极上负载纳米RhO2助催化剂, 研究RhO2负载量对BiVO4光阳极光电催化性能的影响规律及其机理。晶粒尺寸10~25 nm的RhO2均匀负载在颗粒尺寸100~250 nm、厚度约为400 nm的BiVO4光阳极薄膜表面。考虑到贵金属铑的昂贵成本, RhO2的最佳负载量为质量分数1.65%, 在偏压1.23 V (vs. RHE)、1.0 mol/L Na2SO3溶液中(pH8.5)AM 1.5模拟可见光照射下, 光电流密度达3.81 mA·cm-2, 相较纯BiVO4提升了10.58倍。在没有有机牺牲剂的条件下, 光阳极同时析出了氢气和氧气, 两者比例接近2 : 1, 产氧速率为8.22 μmol/(h·cm2)。负载RhO2有效改善了光阳极的表面水氧化动力学, 使光生空穴更快与电解质溶液进行水氧化反应, 抑制光生载流子复合, 从而显著提升光电催化性能。另外, 负载RhO2后, 空穴更容易从光阳极表面被有效提取到电解质溶液中, 减少其在光阳极表面积累, 从而使BiVO4/RhO2(1.65%)光阳极可持续稳定工作10 h以上。
钒酸铋 氧化铑 助催化剂 光电催化 分解水 BiVO4 RhO2 cocatalyst photoelectrocatalysis water splitting
湖北大学 化学化工学院, 有机化工新材料湖北省协同创新中心, 有机功能分子合成与应用教育部重点实验室, 武汉 430062
开发高效廉价的催化剂对于清洁能源经济至关重要, 将氨硼烷的催化水解用于氢能源开发前景广阔。本工作首先采用简单回流法制备BiVO4纳米片, 再通过浸渍还原法制备出Ru/Fe不同摩尔比的RuFe@BiVO4催化剂, 并在室温下用于催化氨硼烷水解产氢。通过比较载体BiVO4、Ru@BiVO4、Fe@BiVO4、RuFe@BiVO4以及无载体的RuFe纳米粒子的催化产氢速率发现, 在所有的催化剂中, Ru1Fe0.1@BiVO4具有最高的催化活性, 非贵金属Fe能显著增强Ru的催化性能, 这与RuFe之间强的电子效应以及RuFe纳米粒子与载体BiVO4间的双功能效应密切相关, 其活化能(Ea)为43.7 kJ·mol-1, 转化频率(TOF)为205.4 molH2·molRu·min-1。
钒酸铋 RuFe纳米粒子 协同催化 氨硼烷 产氢 BiVO4 RuFe nanoparticles synergistic catalysis ammonia borane releasing hydrogen
1 河北大学 电子信息工程学院
2 河北大学 建筑工程学院
3 河北大学 物理科学与技术学院, 保定 071002
为了研究混合相异质结对光催化的改性机理, 以五水硝酸铋、六水硝酸钕、偏钒酸钠为原料, 浓硝酸、氢氧化钠为调和剂, 水热合成不同浓度钕掺杂钒酸铋样品。X射线衍射和拉曼峰位分析发现, 钒酸铋呈现钕浓度依赖的单斜到四方相转变。采用扫描电子显微镜表征发现, 这种相变给样品形貌带来巨大变化。小于1at%钕掺杂单斜钒酸铋由不规则颗粒堆积而成, 大于7at%钕掺杂四方相由类似球状或凹槽表面果仁状构成, 而中间混合相由微米长方体棒状组成。规则形貌导致所有掺杂样品光催化降解罗丹明B效率高于无掺杂样品。高分辨透射电子显微镜和莫特-肖特基测试发现, 混合相中形成交错能带异质结, 进一步促进光生电-子空穴对分离并抑制其复合, 使得4at%钕掺杂样品具有99.4%降解效率。
钒酸铋 交错能带 形貌 光催化降解 BiVO4 staggered energy band morphology photocatalytic degradation
通过炭吸附共沉淀法制备钒酸铋纳米粉体，并对粉体的相关物理化学特性进行表征，表征方法包括透射电镜(TEM)，X射线衍射仪(XRD)，比表面积(BET)，紫外可见分光光度计(UV-Vis)，红外光谱(FT-IR)和热重分析仪(TG-DTG)；利用甲基橙(MO)作为目标降解物，以500 W镝灯为可见光源，进行BiVO4光催化性能研究。结果表明，炭吸附共沉淀法制得的BiVO4粉体较普通沉淀法制得的粉体具有分布均匀且较分散、粒径小、团聚少等优点;同时600 ℃煅烧所得粉体光吸收波长较其他温度下发生红移，使得在可见光范围吸收能力增强；光催化降解甲基橙降解率在120 min内可达96%。
钒酸铋 炭吸附 可见光 光催化性能 共沉淀 BiVO4 carbon adsorption visible light photocatalytic property coprecipitation
1 华东师范大学极化材料与器件教育部重点实验室, 上海 200241
2 上海大学材料研究所分析测试中心, 上海 200444
利用溶胶凝胶法在 n-Si(100)衬底上成功制备了钒酸铋 (Bi2VO5.5)铁电薄膜.利用X射线衍射和原子力显微镜对薄膜的微结构进行了分析,结果表明，Bi2VO5.5薄膜与n-Si衬底有着良好的晶格匹配并表现出高度的c轴择优取向,晶粒大小均匀.对薄膜电学性质的研究表明，Bi2VO5.5薄膜具有良好的C-V特性,在±4V偏压下,存储窗大于0.4V.当外加偏压为3.2V时,漏电流密度为5×10-8Acm-2.1kHz下介电常数和介电损耗分别为95和0.22.这些结果说明，Bi2VO5.5在铁电存储器方面具有较大的应用前景.
钒酸铋薄膜 金属/铁电薄膜/半导体结构 溶胶凝胶 电学特性 bismuth vanadate film metal-ferroelectric-semiconductor(MFS) structure sol-gel electrical property
1 华东师范大学 信息科学技术学院极化材料与器件教育部重点实验室, 上海 200241
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验, 上海 200083
用化学溶液法合成了 Bi2 Cu 0.1 V 0.9 O 5.35-δ (BICUVOX.10)材料, 研究了材料的物相、表面形貌和电学特性. BICUVOX.10薄膜具有室温稳定的高电导γ相. 在LaNiO 3 /Si衬底上, BICUVOX.10薄膜具有 (001)择优取向, 平 均晶粒大小约为200nm. 低频范围的介电损耗来源于氧空位的短程扩散, BICUVOX.10薄膜主要表现为晶粒电导 特性. BICUVOX.10薄膜中氧离子电导激活能约为 0.3 eV, 氧离子电导率约为5×10 -2 S·cm -1 .
铜-钒酸铋 电解质 氧离子电导 BICUVOX.10 electrolyte oxygen ionic conduction
