基本信息
- 項(xiàng)目名稱:
- 玉米秸稈為模板制備FeVO4光催化劑及其光催化性能
- 小類:
- 能源化工
- 簡介:
- FeVO4光催化劑作為一種新型可見光光催化劑,能在可見光下被激活分解有機(jī)物污染物,是一種具有良好應(yīng)用前景的半導(dǎo)體材料。但由于制備方法的限制,F(xiàn)eVO4活性尚低。為了進(jìn)一步提高其活性,項(xiàng)目以農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈為生物模板,采用溶膠-凝膠法成功制備了具有秸稈微觀結(jié)構(gòu)的片狀FeVO4。項(xiàng)目研究了制備條件對光催化劑性能的影響,并對其結(jié)構(gòu)、物相特征進(jìn)行了分析,取得了有價(jià)值的研究成果。
- 詳細(xì)介紹:
- 三斜型FeVO4由于帶隙能(2.05eV)較低,響應(yīng)光波長范圍擴(kuò)展到了604 nm,是一種新型可見光催化劑。通過光催化脫色降解甲基橙水溶液,驗(yàn)證了其具有一定的可見光光催化活性。但因其吸附能力較差而導(dǎo)致光催化活性較低。 眾多研究表明:催化劑的光催化活性不僅與其能級分布有關(guān),還與樣品本身的形貌、尺寸、結(jié)構(gòu)以及表面狀態(tài)也有很大關(guān)聯(lián)。因此,通過一定的合成方法并控制反應(yīng)條件,制備形貌、尺寸、結(jié)構(gòu)各異的光催化劑顯得尤為重要。生物模板法是指以具有特定結(jié)構(gòu)的生物組織或大分子為模板,利用生物自組裝及其空間限域效應(yīng),通過物理、化學(xué)等方法按照設(shè)計(jì)要求形成具有新結(jié)構(gòu)的仿生材料。生物模板具有外形多樣化線狀、管狀、球形、網(wǎng)狀等,模板形貌重復(fù)性高,以及廉價(jià)、豐富、易得、可再生、環(huán)境友好等特點(diǎn)。生物模板法己成為光催化材料領(lǐng)域的一個(gè)充滿活力的研究方向,發(fā)展迅速,已取得了一系列鼓舞人心的研究成果。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 三斜型FeVO4是一種新型可見光催化劑,但因其吸附能力較差其光催化活性較低。光催化劑的催化活性不僅與能級分布有關(guān),還與形貌以及表面狀態(tài)有關(guān)。因此,通過合成方法控制反應(yīng)條件,制備形貌各異的光催化劑尤為重要。本實(shí)驗(yàn)以玉米秸稈為生物模板,采用溶膠-凝膠法制備FeVO4溶膠,將膠體附于秸稈,再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制備具有秸稈結(jié)構(gòu)的FeVO4,以提高光催化活性。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 生物模板法是指以具有特定結(jié)構(gòu)的生物組織或大分子為模板,利用生物自組裝及其空間限域效應(yīng),通過物理、化學(xué)等方法按照設(shè)計(jì)要求形成具有新結(jié)構(gòu)的仿生材料。生物模板具有外形多樣化線狀、管狀、球形、網(wǎng)狀等,模板形貌重復(fù)性高,有及廉價(jià)、豐富、易得、可再生、環(huán)境友好等特點(diǎn)。采用生物模板法對FeVO4光催化劑進(jìn)行形貌調(diào)控,是一種綠色、廉價(jià)和有效的方法,國內(nèi)外目前尚未見有相關(guān)報(bào)道。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本項(xiàng)目采用玉米秸稈為生物模板制備FeVO4光催化劑,一方面既能起到回收利用農(nóng)業(yè)廢棄物的作用,另一方面,降低了光催化劑制備模板的成本,并同時(shí)能有效起到提高光催化劑活性的作用。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 以玉米秸稈為模板,采用溶膠-凝膠法制備了FeVO4新型光催化劑,并采用XRD、FTIR、SEM和BET等手段對其物相、表面形貌和比表面積等進(jìn)行分析表征。以甲基橙水溶液為光催化降解對象,考察樣品在可見光作用下的光催化活性。結(jié)果表明:制備的光催化劑均為三斜型FeVO4,當(dāng)以玉米秸稈為模板,550℃煅燒4h時(shí)制備的樣品很好的復(fù)制了玉米秸稈的微觀片狀結(jié)構(gòu),在18W熒光燈下光照14h對甲基橙溶液的脫色率達(dá)80%左右,較未以模板制備的FeVO4提高34%左右。分析表明,光催化劑的形貌是其光催化活性提高的主要原因。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- 1、王敏,王里奧,張文杰,等. FeVO4光催化劑降解甲基橙研究. 功能材料, 2009,40(2):201-203. 2、曹豐,李東旭,管自生. 生物模板法制備具有特殊表面形貌的二氧化硅中空微球. 無機(jī)材料學(xué)報(bào), 2009, 24(3), 501-506.
同類課題研究水平概述
- 近年來,經(jīng)濟(jì)發(fā)展引起的環(huán)境污染問題不斷受到重視,而光催化技術(shù)因其降解污染物徹底,無二次污染等特點(diǎn)引起學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。在眾多的半導(dǎo)體光催化劑中,TiO2 光催化劑因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、成本低、無毒、難溶等優(yōu)點(diǎn)而研究最為廣泛。然而因納米TiO2帶隙能(3.2eV)較高而導(dǎo)致太陽能利用率較低,并且自身量子轉(zhuǎn)化效率低,從而限制了 TiO2光催化氧化技術(shù)在環(huán)境污染治理上的實(shí)際應(yīng)用[2]。因此,為了促進(jìn)光催化技術(shù)在環(huán)境污水治理方面的應(yīng)用,科研學(xué)者一方面致力于對TiO2 進(jìn)行改性研究[3-4],另一方面則致力于研究開發(fā)新型可見光活性光催化劑,如BiVO4[5-7]、InVO4[8]、Bi2WO6[9]等。本課題組通過采用液相沉淀法制備的三斜型FeVO4由于帶隙能(2.05eV)較低,響應(yīng)光波長范圍擴(kuò)展到了604 nm,是一種新型可見光催化劑[10-13]。通過光催化脫色降解甲基橙水溶液,驗(yàn)證了其具有一定的可見光光催化活性。但因其吸附能力較差而導(dǎo)致光催化活性較低。 眾多研究表明:催化劑的光催化活性不僅與其能級分布有關(guān),還與樣品本身的形貌、尺寸、結(jié)構(gòu)以及表面狀態(tài)也有很大關(guān)聯(lián)[14-16]。因此,通過一定的合成方法并控制反應(yīng)條件,制備形貌、尺寸、結(jié)構(gòu)各異的光催化劑顯得尤為重要。生物模板法是指以具有特定結(jié)構(gòu)的生物組織或大分子為模板,利用生物自組裝及其空間限域效應(yīng),通過物理、化學(xué)等方法按照設(shè)計(jì)要求形成具有新結(jié)構(gòu)的仿生材料。生物模板具有外形多樣化線狀、管狀、球形、網(wǎng)狀等,模板形貌重復(fù)性高,以及廉價(jià)、豐富、易得、可再生、環(huán)境友好等特點(diǎn)。生物模板法己成為光催化材料領(lǐng)域的一個(gè)充滿活力的研究方向,發(fā)展迅速,已取得了一系列鼓舞人心的研究成果[17-18]。 為此,本實(shí)驗(yàn)采用玉米秸稈為生物模板,采用溶膠-凝膠法制備FeVO4溶膠,通過抽真空將膠體附于秸稈,再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)去除秸稈模板,制備了具有片狀結(jié)構(gòu)的FeVO4光催化劑。對實(shí)驗(yàn)制備的樣品,采用XRD、FT-IR、 SEM和BET等表征手段表征樣品物相、組成、形貌和比表面積等,并通過降解模擬廢水甲基橙溶液評價(jià)其光催化活性。