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钒酸铋石墨烯复合光催化剂的制备及性能研究
本文将介绍钒酸铋石墨烯复合光催化剂的制备及性能研究。
一、钒酸铋石墨烯复合光催化剂制备方法
钒酸铋(VBiO4)是一种新型的半导体光催化剂，其有良好的光催化性能和光稳定性，在水分解和有机污染物降解上有着广泛应用前景。石墨烯具有优异的电化学性能和高比表面积，而与钒酸铋复合后，则可以进一步增强其光催化性能。
制备方法如下：
(1)先制备钒酸铋(VBiO4)纳米粒子：将Bi(NO3)3•5H20和NH4VO3按照摩尔比1:1.5溶解在去离子水中，然后将其缓慢滴加到稀氨溶液中，搅拌约4h，得到沉淀，然后用去离子水和乙醇清洗，干燥后在600℃下煅烧2h，得到纳米VBiO4。
(2)制备钒酸铋石墨烯复合光催化剂：将所制备的纳米VBiO4与石墨烯按照质量比例1:1混合，然后将其加入去离子水中搅拌30min，使用超声波辅助剪切离散，然后将混合物放入直接浸渍法中，干燥后烘烤，得到钒酸铋石墨烯复合光催化剂。
二、钒酸铋石墨烯复合光催化剂的性能研究
(1)结构表征
使用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对钒酸铋石墨烯复合光催化剂进行表征。SEM结果表明复合物具有层状结构，钒酸铋颗粒均匀分散在石墨烯表面；XRD结果表明钒酸铋纳米颗粒具有优良的结晶性。
(2)光催化分解染料
将制备好的钒酸铋石墨烯复合光催化剂放置于含有染料的溶液中，经过紫外光照射后，检测溶液中染料浓度的变化。结果表明，钒酸铋石墨烯复合光催化剂的光催化效能比纯的钒酸铋和石墨烯高出了许多，且对亚甲基蓝和罗丹明B等污染物均有良好的光催化降解效果。
(3)光致发光(PL)谱分析
使用PL谱对钒酸铋石墨烯复合光催化剂在紫外光照射下的反应机制进行研究。结果表明，钒酸铋石墨烯复合光催化剂在紫外光照射下激发电荷并产生自由电子和自由空穴，通过产生的OH自由基可以降解污染物。
综上所述，钒酸铋石墨烯复合光催化剂具有优良的光催化性能，可以在水分解和有机污染物降解等方面应用，是一种极具应用潜力的新型半导体光催化剂。