新型可見光響應(yīng)的InVO4-Cu2O-TiO2三元納米異質(zhì)結(jié)：制備及其光催化性能

編號(hào)：CPJS05208

篇名：新型可見光響應(yīng)的InVO4-Cu2O-TiO2三元納米異質(zhì)結(jié)：制備及其光催化性能

作者：馮海波[1,2] ;李亞萍[1] ;羅冬明[1] ;譚功榮[1] ;蔣劍波[1] ;袁惠敏[1] ;彭三軍[1] ;錢東[1,2]

關(guān)鍵詞：釩酸銦 氧化亞銅 二氧化鈦 納米異質(zhì)結(jié) 可見光 光催化降解 甲基橙

機(jī)構(gòu)： [1]中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙410083; [2]中南大學(xué)粉末冶金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南長(zhǎng)沙410083

摘要： 由于日益嚴(yán)重的環(huán)境和能源危機(jī),可見光催化劑的開發(fā)已成為當(dāng)今最具挑戰(zhàn)和緊迫的任務(wù)之一.將TiO2和其它窄禁帶半導(dǎo)體復(fù)合,已被證明是一種有效的可提高其可見光光催化性能的策略.Cu2O是一種禁帶寬度為2.0 eV的p型窄禁帶半導(dǎo)體,InVO4則是一種禁帶寬度為2.0 eV的n型半導(dǎo)體,因它們可用于可見光光解水產(chǎn)氫和有機(jī)污染物的可見光降解而在過去的數(shù)年中引起了人們廣泛的關(guān)注.但是純的Cu2O和InVO4由于光生電子空穴對(duì)在其內(nèi)部快速地復(fù)合,光催化活性通常都比較低.基于能帶工程的策略本文設(shè)計(jì)了一種新型的可見光響應(yīng)的InVO4-Cu2O-TiO2三元納米異質(zhì)結(jié),并通過普通的濕化學(xué)法進(jìn)行制備：先通過水熱法制備InVO4,再通過溶膠-凝膠法制備InVO4-TiO2二元復(fù)合物,最后通過沉淀和還原過程制備得到InVO4-Cu2O-TiO2三元納米異質(zhì)結(jié).在10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2三元納米異質(zhì)結(jié)的X-射線衍射譜中沒有觀察到明顯的雜質(zhì)峰;通過透射電子顯微技術(shù)和高分辨透射電子顯微技術(shù)觀察到了它們之間異質(zhì)結(jié)的形成,納米顆粒的尺寸范圍在5-20 nm;經(jīng)紫外可見漫反射光譜估算得到10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2的禁帶寬度為2.78 e V,在可見光區(qū)域具有較強(qiáng)的吸收.以普通的9 W節(jié)能燈作為可見光光源光照甲基橙5 h后,純的InVO4,TiO2和Cu2O幾乎沒有光催化活性;10%InVO4-90%TiO2的光催化活性也很低,甲基橙降解率為8%;70%Cu2O-30%TiO2對(duì)甲基橙降解率達(dá)84%,但初始活性較低;10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2對(duì)甲基橙降解率接近90%,并且循環(huán)使用6次后,其光催化活性的保持率還維持在90%以上,而50%Cu2O-50%TiO2光催化活性的保持率只有74%.經(jīng)對(duì)使用過的10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2進(jìn)行X射線光電子能譜表征發(fā)現(xiàn),存在一弱小的Cu（II）震動(dòng)衛(wèi)星峰,表明在InVO4-Cu2O-TiO2的光催化過程中Cu2O的光蝕并不嚴(yán)重.從能帶工程的角度分析,InVO4-Cu2O-TiO2三元納米異質(zhì)結(jié)具有優(yōu)異的可見光催化性