摘要
基于半导体材料的太阳能转化利用，将是人类从根本上解决能源与环境问题的最为理想和有效的途径之一。在太阳能化学转化利用的一系列反应中，光催化氧化反应常常是速控过程。本论文工作中对典型半导体光催化材料BiVO4进行可控合成以及对助催化剂的氧化催化功能进行了探索，取得如下主要结果: 通过调变TiCl3导向剂加入量和pH值在水热条件下可控合成了一系列具有高暴露(010)面的BiVO4光催化剂。首次发现BiVO4光催化剂氧化水的活性与(010)面的暴露程度成正关联。表面原子结构分析表明(010)面可以提供多原子BiV4中心，初步推论该中心可能是光催化产氧的活性位。 将高活性的电催化剂CoPi作为助催化剂担载在BiVO4上，发现助催化剂CoPi可以显著提高CoPi/BiVO4的光催化氧化水产氧的活性，且观察到在CoPi/BiVO4上光催化产氧的活性和光电流密度之间具有平行的变化趋势。对一系列不同的助催化剂也发现同样的规律，由此认为光催化活性和光电流密度的增加可以归于助催化剂和电催化剂分别降低了光催化分解水中的活化能和电催化分解水中的过电位。利用双助催化剂，在Pt-CoPi/Bi0.5Y0.5VO4光催化剂上实现了全分解水的反应。 在BiVO4上共担载0.03wt.％Pt和0.01wt.％RuO2助催化剂成功构筑光催化氧化脱硫的催化剂。在可见光(λ≥420nm)照射下，用分子氧作为氧化剂可以在3h内将噻吩完全氧化，观察到还原助催化剂Pt和氧化助催化剂RuO2在提高光催化活性中显示了双助催化剂的协同效应。 此外，本论文还尝试合成了纳米尺寸的BiVO4，以及可见光响应的不同形貌的FeVO4光催化剂，并分别尝试考察其光催化和光电催化氧化水的性能。
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