V2O5-TiO2复合光催化剂的研究现状.docx

    V2O5/TiO2复合光催化剂的研究现状    摘  要：TiO2是目前研究和应用最为广泛的光催化剂，但其存在光量子效率低和可见光响应能力差的不足本文总结了使用V2O5，与TiO2进行复合，从而改善其光催化活性的国内外研究现状，进而对V2O5/TiO2光催化剂研究的发展趋势做出展望Key：V2O5/TiO2;光催化;研究现状1 引言TiO2具有稳定性好、催化活性高、廉价、无毒等优点因此TiO2光催化技术在有机废水处理领域受到了越来越广泛的关注但是一方面TiO2的光生电子和空穴极易发生复合，另一方面TiO2的带隙较宽，只能被波长小于388nm的紫外光激发因此，其实际应用受到了一定程度的限制V2O5是一種层状结构的半导体材料，带隙窄（Eg=2.3eV）[1]，光响应范围宽，能够被波长小于605nm的可见光激发，同时化学性质稳定，在光催化领域得到了较为广泛的应用将V2O5与TiO2复合，能够拓展TiO2的光吸收范围;同时，能够促进光生电子和空穴的分离，提高了光量子效率2 国内外研究现状赵春等[2]采用溶胶-凝胶的方式制备了V2O5/TiO2复合半导体材料，其相组成以金红石型TiVO4为主，同时含有部分的锐钛矿型TiO2和少量高度分散的V2O5物相。

TiVO4的禁带宽度较窄，显著地提高了材料的可见光吸收能力Su Q等[3]采用典型的一步电纺丝过程，制备了不同形貌的V2O5/TiO2纳米异质结构，并通过对罗丹明B的降解，研究了煅烧温度和V/Ti摩尔比对异质结构可见光光催化活性的影响结果显示煅烧温度和V/Ti摩尔比是样品形貌的重要影响因素，而样品形貌又对有效的V2O5/TiO2纳米异质结构的数量产生影响当煅烧温度为400℃，V/Ti摩尔比为1：1时，V2O5/TiO2纳米异质结构展示了最好的光催化活性;当煅烧温度超过400℃时，V2O5晶粒逐渐生长，大的V2O5棒在V2O5/TiO2纳米纤维上形成，因此有效的V2O5/TiO2纳米异质结构的数量逐渐减少，导致光催化活性逐渐降低并且过低或过高的V/Ti摩尔比都会使有效的V2O5/TiO2纳米异质结构的数量减少，进而使光催化剂的光催化活性有所降低Stoyanov S等[4]在乙醇悬浮液中通过浸涂的方式分别制备了TiO2膜和V2O5/TiO2复合膜，以亚甲基蓝为模型降解物考察了膜层的光催化活性，结果显示，较之纯TiO2膜，V2O5/TiO2复合膜的光催化活性有所增加Wang Y等[5]通过静电纺丝技术制备了具有高的可见光光催化活性的V2O5/TiO2纳米异质结构，相比于纯TiO2纳米纤维，异质结构对罗丹明B具有更高的降解速率。

并且，作者还研究了V/Ti摩尔比对光催化活性的影响，结果表明当V/Ti摩尔比大约为1：1时，异质结构具有最佳的光催化活性，这与此时在V2O5/TiO2纳米纤维中能够形成最多的有效的V2O5/TiO2异质结构有关此外，V2O5/TiO2异质结构在循环使用十次之后仍然具有很高的光催化活性3 结语将V2O5与TiO2复合，有效地提高了TiO2的光催化活性，实现了其可见光的响应为了能够提高TiO2光催化的实际应用价值，有效地推进其产业化，开发制备与基体结合牢固、光催化活性高的V2O5/TiO2复合薄膜仍然是光催化领域的研究热点之一Reference[1] Yan B，Liao L，You Y，et al.Single-Crystalline V2O5Ultralong Nanoribbon Waveguides.Advanced Materials，2009，21（23）：2436-2440.[2] 赵春，钟顺和.V2O5-TiO2复合半导体光催化材料结构及光响应性能研究.无机化学学报，2006，22（2）：238-242.[3] Su Q，Zhang J，Wang Y，et al.Effect of the morphology of V2O5/TiO2nanoheterostructures on the visible light photocatalytic activity.Journal of Physics and Chemistry of Solids，2013，74（10）：1475-1481.[4] Stoyanov S，Mladenova D，Dushkin C.Photocatalytic properties of mixed TiO2/V2O5films in water purification at varying pH.Reaction Kinetics and Catalysis Letters，2006，88（2）：277-283.[5] Wang Y，Zhang J，Liu L，et al.Visible light photocatalysis of V2O5/TiO2nanoheterostructures prepared via electrospinning.Materials Letters，2012，75（15）：95-98.基金项目：湖北省教育厅科学研究计划指导性项目（B2018079），项目名称：可见光响应的V2O5/Ti3C2复合光催化剂的可控制备及光催化性能研究。