仿生木材结构钒酸铈的制备及光催化性能

摘要

钒酸铈(CeVO_(4))在水污染处理领域被广泛关注,然而比表面积小、分散性差、光利用效率低等问题限制了其应用。本研究使用云杉模板,通过仿生合成法,制备出仿生木材结构的三维多孔钒酸铈光催化剂。通过降解模拟污染物伊红黄,讨论仿生木材结构钒酸铈的光催化性能。结合SEM/XRD/BET/XPS/DRS等表征分析,探究其光催化降解机理。结果表明:采用云杉模板合成的仿生木材结构钒酸铈具有类木材的多孔结构,比表面积是8.6910 m^(2)/g,平均晶粒尺寸为30.76 nm。相较于直接水热合成的钒酸铈,仿生木材结构钒酸铈的氧空位率提升了22%,其禁带宽度从2.96 eV减小到2.54 eV。在紫外光照射条件下对伊红黄的降解率为90%,在酸性条件下降解率可达95%,具有良好的循环稳定性。仿生木材结构钒酸铈降解有机污染物的性能优异,独特的类木材结构提升了钒酸铈的光能利用率,为其提供了更多的反应位点,有效地抑制了光生电子-空穴的复合,进一步提升了钒酸铈的光催化性能。本研究将木材的多孔结构与钒酸铈良好的光催化特性相结合,实现了林木加工剩余物的高值化利用。