本研究论文主要探讨了CuO/BiVO4复合催化剂的制备及其在可见光条件下的甲苯矿化降解效果。CuO与BiVO4的组合旨在利用CuO的光催化辅助作用提升BiVO4的性能,这是一种常见的策略,通过引入金属氧化物作为助催化剂来增强半导体材料的光催化效率。 首先,通过水热法和浸渍法制备CuO/BiVO4复合催化剂,这两种方法是合成复合材料的常见途径,它们可以有效结合两种物质的特性。水热法通常用于形成纳米粒子或微晶,而浸渍法则有利于控制CuO的负载量,确保催化剂的均匀性。 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)被用来表征样品的光学性质。实验结果表明,CuO的负载并未显著改变BiVO4的可见光吸收谱带,这说明CuO与BiVO4之间可能形成了一种良好的配位,对BiVO4的光响应特性影响较小,但可能增强了其光生电子-空穴对的产生能力。 电化学测试进一步揭示了复合催化剂中异质结的作用。线性扫描伏安法(LSV)和塔菲尔(Tafel)分析显示,异质结的存在促进了光生电子和空穴的有效分离,这意味着复合催化剂在光催化过程中能更有效地将光能转化为化学反应,从而提高甲苯的矿化效率。 研究的重点是CuO负载对甲苯矿化效果的影响。当Cu含量为4.0 wt%时,BiVO4的光催化性能达到最佳,相比于纯BiVO4,其在可见光下对308 mg/m³甲苯的矿化率显著提升。经过6小时光照处理,纯BiVO4的矿化率为4.1%,而添加了CuO的复合催化剂可达到19.5%,这显示出CuO/BiVO4复合催化剂在可见光条件下具有较高的甲苯矿化活性。 这项研究不仅提供了CuO/BiVO4复合催化剂的制备方法,还通过表征和实际应用验证了其在可见光降解甲苯中的潜在价值。这对于理解和优化光催化过程,尤其是在污染物治理领域,具有重要的科学意义。
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