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  • 學位論文

BiVO4 可見光光觸媒製備及其光催化效率之研究

Preparation and photocatalytic activity of visible-light active BiVO4

指導教授 : 黃昭銘

摘要


本論文研究以沉澱法製備可見光光觸媒BiVO4,沉澱法製備鉍釩氧化物過程中,以硝酸鉍[Bi(NO3)3•5H2O]及釩酸銨[NH4VO3]為鉍與釩的來源。於固定溫度的溶液中不同時間(6∼48 h)反應下,再經高溫燒結,製得鉍釩氧化物粉末。利用XRD、BET、SEM、UV-visible、Raman 及XPS 等儀器分析其物化特性並加以探討。由晶型分析可知BiVO4 粉末為monoclinic 晶型,擴散反射光譜圖顯示BiVO4 能隙值在2.3~2.4 eV,BET 量測粉末比表面積約在3~7 m2/g。以固-液相之甲基藍(methyl blue, MB)染料光分解、固-氣相之異丙醇(isopropanol, IPA)氣體光分解之實驗結果評估自製之光觸媒BiVO4 的光催化效力。液相甲基藍光催化實驗中,於可見光強度為100 mW/cm2 下對濃度為10 ppm 的甲基藍溶液進行光分解。實驗結果顯示,反應時間24 小時之樣品有最佳的甲基藍脫色效果,其起始反應速率為TiO2 商用 品ST-01(表面積約310 m2/g)的8 倍;P25(表面積約50 m2/g)的4.5 倍。氣相異丙醇光催化實驗中,於10 W 的可見光燈照射下,反應時間24 小時之樣品對氣態IPA 可見光光分解有最佳的光活性,其起始反應速率為商用品P25(TiO2)的2.5 倍。使用DRIFTS(原位紅外線光譜儀)量測BiVO4 表面特性,發現BiVO4 表面氫氧官能基(OH functional group)含量對IPA 吸附與光分解有幫助,BiVO4(90 oC 攪拌24 小時)的高催化活性歸因於有強的可見光吸收、適當的晶型及高含量的氫氧官能基。

並列摘要


Visible-light-driven bismuth vanadate photocatalysts were synthesized using a homogeneous co-precipitation process. X-ray diffraction (XRD) results reveal that the obtained powders consisted of monoclinic BiVO4. Surface characterizations by XPS and diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS) confirm the presence of surface hydroxyl groups on BiVO4. All BiVO4 samples exhibited a higher level of activity than that of a commercial TiO2 photocatalyst (P25). The FTIR spectra verify the high photocatalytic performance of BiVO4 can be attributed to the rich surface hydroxyl groups that favor the high adsorption of IPA. The sample synthesized at 90 oC for 24 h (BV24) exhibits the best photocatalytic activity as evaluated using photodegradation of gaseous IPA and aqueous methyl blue, respectively. This high visible light photoactivity was ascribed to high adsorption ability, high crystallization, and large surface hydroxyl groups.

參考文獻


12 卷第2 期,財團法人國家實驗研究院 (2005)。
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林科技大學環境與安全衛生工程系碩士論文,2006 年6 月。
解水製氫之研究,國立成功大學化學工程學系碩士論文,
Synthesis and characterization of bismuth(III)

被引用紀錄


張國偉(2013)。銅和鈷結合釩酸鉍光觸媒降解多氯聯苯之研究〔碩士論文,國立屏東科技大學〕。華藝線上圖書館。https://doi.org/10.6346/NPUST.2013.00135

延伸閱讀