新型窄带隙钒酸盐/电纺碳纳米纤维异质结材料的制备及其可见光催化性能研究

Photocatalysis was regarded as one of the most effective and economical ways to solve the waste water problems. Considering to utilize the solar energy more effectively, the development of efficient visible-light-active photocatalysts has attracted worldwide attentions. Semiconductors of the vanadate (BiVO4, InVO4 and Ag3VO4) are evoking interest due to their special band structures. However, how to reduce the recombination of photoinduced electron-hole pairs and improve their recycling and reusing during the photocatalytic reactions becomes an important subject. In this item, we plan to fabricate vanadate/CNFs heterostructures. CNFs can efficiently capture and transport photogenerated electrons through highly conductive, which could hinder the charge recombination and improve the photocatalytic efficiency. Meanwhile, due to the large length to diameter ratio of CNFs, the vanadate/CNFs heterostructures photocatalysts could be reclaimed easily by sedimentation. Moreover, the mechanisms of photocatalysis enhancement in vanadate/CNFs hierarchical heterostructures will be intensive studied.

光催化作用在污水处理方面，被认为是最经济有效的方法之一。为了更充分地利用太阳能，研究者们关注较多的是对可见光响应的新型窄带隙光催化剂的研究。其中，钒酸盐（BiVO4, InVO4 和Ag3VO4），由于其独特的价带结构引起了研究者们的广泛关注。尽管如此，如何进一步提高其光量子产率和回收再利用率成为该领域的研究热点。本项目拟将钒酸盐与电纺碳纳米纤维(CNFs)复合，构筑钒酸盐/CNFs异质结光催化材料，利用电纺碳纳米纤维高导电性能，易于捕获传输光生电子特性，有效抑制光生电子和空穴的复合，提高钒酸盐的光催化效率；同时，利用电纺纳米碳纤维高的长径比，错综交织成的纳米网毡易于自沉降性能，提高光催化材料的回收再利用率。此外，对钒酸盐/CNFs异质结光催化材料的光催化机理进行深入细致的研究。

光催化作用在污水处理方面，被认为是最经济有效的方法之一。为了更充分地利用太阳能，研究者们关注较多的是对可见光响应的新型窄带系光催化剂的研究。其中，钒酸盐（BiVO4, InVO4 和Ag3VO4），由于其独特的价带结构引起了研究者们的广泛关注。尽管如此，如何进一步提高其光量子产率和回收再利用率成为该领域的研究热点。本项目将钒酸盐与电纺碳纳米纤维(CNFs)复合，构筑了钒酸盐/CNFs异质结光催化材料，利用电纺碳纳米纤维高导电性能，易于捕获传输光生电子特性，有效抑制光生电子和空穴的复合，提高钒酸盐的光催化效率；同时，利用电纺纳米碳纤维高的长径比，错综交织成的纳米网毡易于自沉降性能，提高了光催化材料的回收再利用率。此外，对钒酸盐/CNFs异质结光催化材料的光催化机理进行深入细致的研究。研究结果显示，制备的纳米碳纤维错综交织成网络结构，钒酸盐成功生长在纤维表面，光催化性能测试结果显示，同纯的钒酸铁钒酸铋相比，钒酸盐和碳纳米纤维复合材料的催化性能有了明显的提高，这归因于良好导电性的碳纳米纤维易于光生电子和空穴的分离，同时，其回收再利用性能显示，该材料在利用太阳光对污水进行净化处理方面显示了巨大的应用前景，同时项目的研究为合成其他钒酸盐类与碳纤维复合材料提供了一种可行的简便途径。