摘要：光電催化(PEC)氧化法是一種使用半導(dǎo)體電極材料在光和電的共同作用下處理水中有機(jī)污染的有效方法.在PEC工藝中,施加偏壓不僅可以利用電催化對有機(jī)污染物進(jìn)行降解,而且在偏壓作用下,光生電子-空穴對能夠得到有效的分離和傳輸,從而大大提高了機(jī)物污染物的去除速率.盡管PEC技術(shù)已經(jīng)取得了許多重要的突破,但是能量轉(zhuǎn)換效率仍然無法滿足實(shí)際應(yīng)用.因此,開發(fā)具有優(yōu)異性能,良好穩(wěn)定性和低成本的光電極材料是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的研究工作.本文采用兩步電沉積法制備了BiPO4納米棒/還原氧化石墨烯/FTO復(fù)合光電極(BiPO4/r GO/FTO).電鏡結(jié)果表明,電沉積制得的納米棒狀磷酸鉍均勻負(fù)載在石墨烯納米片層表面.采用甲基橙為模型體系,考察了復(fù)合光電極的光電催化活性.BiPO4/r GO/FTO復(fù)合電極的光電催化降解速率是BiPO4/FTO光電極的2.8倍,顯示出優(yōu)良的光電催化活性.實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究了工作電壓和BiPO4沉積時(shí)間對甲基橙光電降解性能的影響.最佳的BiPO4沉積時(shí)間為45 min,最佳工作電壓為1.2 V.捕獲實(shí)驗(yàn)和ESR實(shí)驗(yàn)表明羥基自由基(·OH)和超氧化物自由基(·O2-)是該電極的主要活性物種.BiPO4/r GO/FTO復(fù)合電極經(jīng)過四次循環(huán)實(shí)驗(yàn)后其降解甲基橙效率保持不變,顯示出高穩(wěn)定性,采用光電流,交流阻抗及其熒光測試對其光催化機(jī)理進(jìn)行推測.結(jié)果表明該復(fù)合光電極具有高PEC活性的主要原因是:石墨烯的引入加快了BiPO4的電子空穴的分離,拓寬了石墨烯的可見光吸收范圍;同時(shí),石墨烯誘導(dǎo)產(chǎn)生的BiPO4混合相也進(jìn)一步促進(jìn)了光生電子空穴的分離,提高了光電降解活性.
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