研究目的
研究掺杂BiVO4的硅酸铋玻璃的光学和光催化性能,包括颜色变化、带隙能量和光催化活性。
研究成果
掺杂BiVO4使硅酸铋玻璃颜色从淡黄色变为黄橙色,并降低了带隙能量。在0.5和1.0 mol% BiVO4掺杂的玻璃中观察到光催化活性,由于带隙减小,在可见光下用于废水处理具有潜在应用价值。
研究不足
光催化活性主要发生在玻璃表面,增加BiVO4浓度可能会显著降低透光率。该研究未探讨BiVO4纳米粒子在表面的成核过程或其他增强方法。其光催化性能低于部分已报道的研究,表明存在优化潜力。
1:实验设计与方法选择:
研究采用0.25、0.5和1.0 mol%的BiVO4掺杂硅酸铋玻璃(60SiO2-40Bi2O3)。BiVO4粉末通过Bi2O3与V2O5固相反应合成,在800°C煅烧8小时。玻璃样品制备流程为:混合粉末在氧化铝坩埚中1200°C熔融1小时,随后400°C退火12分钟并自然冷却。光学性能采用透射模式UV-VIS光谱仪分析,颜色通过OceanView软件的CIELab系统解读。光催化活性测试以可见光照射下亚甲基蓝(MB)脱色效果评估(最长5小时),浓度变化通过UV-VIS光谱监测。
2:5和0 mol%的BiVO4掺杂硅酸铋玻璃(60SiO2-40Bi2O3)。BiVO4粉末通过Bi2O3与V2O5固相反应合成,在800°C煅烧8小时。玻璃样品制备流程为:
2. 样品选择与数据来源:使用掺杂0、0.25、0.5和1.0 mol% BiVO4的硅酸铋玻璃样品。BiVO4粉末经X射线衍射(XRD)表征确认单斜晶相纯度(JCPDS编号14-0688)。
3:样品选择与数据来源:
3. 实验设备与材料清单:设备包括熔融/退火用电炉、氧化铝坩埚、UV-VIS光谱仪(美国Ocean Optics USB4000)、光纤光谱仪、CIELab分析用OceanView软件及X射线衍射仪(日本Rigaku Miniflex II)。材料包含SiO2、Bi2O3、V2O5和亚甲基蓝。
4:5和0 mol% BiVO4的硅酸铋玻璃样品。BiVO4粉末经X射线衍射(XRD)表征确认单斜晶相纯度(JCPDS编号14-0688)。 实验设备与材料清单:
4. 实验流程与操作步骤:BiVO4粉末通过固相反应合成及煅烧制备。玻璃制备流程为:混合粉末→1200°C熔融→退火处理→抛光。光学测量采用UV-VIS光谱仪。光催化测试通过可见光下MB降解实验进行,定期监测浓度变化。
5:0)、光纤光谱仪、CIELab分析用OceanView软件及X射线衍射仪(日本Rigaku Miniflex II)。材料包含SiOBi2OV2O5和亚甲基蓝。 实验流程与操作步骤:
5. 数据分析方法:通过Tauc图分析透射光谱、吸收光谱及带隙能量。采用CIELab值进行颜色分析。光催化活性以MB浓度变化评估,反应速率通过准一级动力学分析。
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UV-VIS Spectrometer
USB4000
Ocean Optics
Used for optical spectra measurement in transmission and absorption modes, and for determining methylene blue concentration in photocatalytic testing.
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X-ray Diffractometer
Miniflex II
Rigaku
Used for phase identification of BiVO4 powder to confirm monoclinic phase purity.
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Electric Furnace
Used for melting glass samples at 1200°C and annealing at 400°C.
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Alumina Crucible
Used as a container for melting glass samples.
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Fiber Optic Spectrometer
Connected to UV-VIS spectrometer for light detection in optical measurements.
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OceanView Software
Ocean Optics
Used for analysis of glass color in the CIELab system.
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