新型可见光响应的InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结：制备及其光催化性能

编号：CPJS05208

篇名：新型可见光响应的InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结：制备及其光催化性能

作者：冯海波[1,2] ;李亚萍[1] ;罗冬明[1] ;谭功荣[1] ;蒋剑波[1] ;袁惠敏[1] ;彭三军[1] ;钱东[1,2]

关键词：钒酸铟 氧化亚铜 二氧化钛 纳米异质结 可见光 光催化降解 甲基橙

机构： [1]中南大学化学化工学院,湖南长沙410083; [2]中南大学粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙410083

摘要： 由于日益严重的环境和能源危机,可见光催化剂的开发已成为当今最具挑战和紧迫的任务之一.将TiO2和其它窄禁带半导体复合,已被证明是一种有效的可提高其可见光光催化性能的策略.Cu2O是一种禁带宽度为2.0 eV的p型窄禁带半导体,InVO4则是一种禁带宽度为2.0 eV的n型半导体,因它们可用于可见光光解水产氢和有机污染物的可见光降解而在过去的数年中引起了人们广泛的关注.但是纯的Cu2O和InVO4由于光生电子空穴对在其内部快速地复合,光催化活性通常都比较低.基于能带工程的策略本文设计了一种新型的可见光响应的InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结,并通过普通的湿化学法进行制备：先通过水热法制备InVO4,再通过溶胶-凝胶法制备InVO4-TiO2二元复合物,最后通过沉淀和还原过程制备得到InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结.在10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2三元纳米异质结的X-射线衍射谱中没有观察到明显的杂质峰;通过透射电子显微技术和高分辨透射电子显微技术观察到了它们之间异质结的形成,纳米颗粒的尺寸范围在5-20 nm;经紫外可见漫反射光谱估算得到10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2的禁带宽度为2.78 e V,在可见光区域具有较强的吸收.以普通的9 W节能灯作为可见光光源光照甲基橙5 h后,纯的InVO4,TiO2和Cu2O几乎没有光催化活性;10%InVO4-90%TiO2的光催化活性也很低,甲基橙降解率为8%;70%Cu2O-30%TiO2对甲基橙降解率达84%,但初始活性较低;10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2对甲基橙降解率接近90%,并且循环使用6次后,其光催化活性的保持率还维持在90%以上,而50%Cu2O-50%TiO2光催化活性的保持率只有74%.经对使用过的10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2进行X射线光电子能谱表征发现,存在一弱小的Cu（II）震动卫星峰,表明在InVO4-Cu2O-TiO2的光催化过程中Cu2O的光蚀并不严重.从能带工程的角度分析,InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结具有优异的可见光催化性