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FCSE | 前沿研究:高四方相含量BiVO4: Yb3+/Tm3+具有高效的可见光降解能力

日期: 2024-12-04
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在光催化研究中,四方相钒酸铋(t-BiVO4)由于其宽带隙而前景不佳。然而,根据以往的研究可知,在单斜相钒酸铋(m-BiVO4)的改性中不可避免地会出现四方相。因此,有必要寻找可以提高t-BiVO4在可见光下的光响应和光催化能力的方法。本研究采用简单的水热法合成了Yb3+和Tm3+复合掺杂的BiVO4,并通过SEM、TEM、BET、XRD、Raman、XPS、DRS、PL、UCL等手段对其微观结构、形貌和光学性能进行了表征和分析。结果表明,BiVO4: Yb3+/Tm3+ (BVYT)具有高含量的四方相(约80%),表现出t-BiVO4的特征。BVYT具有较高的光生载流子分离效率,其瞬态光电流响应强度比未掺杂的m-BiVO4提高了约3倍,光催化效率显著提高。在模拟太阳光下,BVYT分别在45min和90min内完全降解亚甲基蓝(MB)溶液和罗丹明B(RhB)溶液,反应速率显著提高。BVYT在可见光下也表现出优异的光催化能力,在可见光(>420nm)照射下,45min内约有35%的MB溶液被降解。这是因为Yb3+有效促进了Tm3+ 在可见光激发下的上转换发光,并提出了Yb-Tm-Tm的能量循环机理。因此,高四方相含量的BiVO4具有优异的光活性,甚至超过m-BiVO4。这是光催化领域的一个新发现,为BiVO4在光催化领域提供了更广阔的应用前景。


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