基于异质结和光子晶体效应的BiVO4膜制备及可见光催化性能

半导体光催化技术是环保领域的研究热点和前沿，如何利用太阳光和提高光催化效率是该技术实用化应解决的关键问题。本研究首次构建基于异质结和光子晶体效应的光子晶体与大孔/中孔Co3O4/BiVO4双层膜，在实现对可见光吸收的同时，该催化剂所特有的较好的光吸收性能以及较强的光生电荷分离能力使其具有较高的光催化效率。本项目将首先研究光子晶体与大孔/中孔Co3O4/BiVO4双层膜的制备方法与表征，进而考察其对水中有毒有机污染物可见光催化降解性能，并探索其降解机理，以期阐明光子晶体与大孔/中孔Co3O4/BiVO4双层膜催化剂的微观结构、物化特性与其光催化性能之间的关系，识别影响其光催化性能的关键因素，初步探明其可见光催化降解水中污染物的规律特点及反应机理。本研究将为半导体光催化技术在水处理中的应用及高效光催化剂的构建提供理论依据，并将推进新能源、新材料的开发应用。

针对目前光催化技术存在的光催化效率较低的问题，利用多孔结构、异质结的构建以及光子晶体反光效应，设计并制备了多孔BiVO4、介孔Co3O4/BiVO4异质结和光子晶体/多孔BiVO4双层膜光催化剂。对光催化剂的制备参数进行了系统的优化。通过SEM、TEM、XRD、光电流密度测试等手段对制备的光催化剂做了形貌、晶型、光吸收性能和光电性质的表征。并以苯酚、RhB以及MB等水中常见的有毒有害污染物为模型污染物考察了所制备的光催化剂的可见光催化性能。研究表明，与BiVO4相比，所制备的催化剂的光催化性能均有所提高。并研究了催化剂的结构与光催化性能之间的关系，确定了影响光催化性能的关键因素。本研究的成果对高效光催化剂的设计制备提供了理论依据，对加速光催化技术的实际应用具有重要意义。