1. 研究目的与意义

近年来，各类型的高活性光催化剂研究热度不断提高。其中tio2因其具有化学稳定性高、无毒性、价格低廉等优点成为研究热点^[1-5]。然而tio₂带隙较宽(3.2ev)，这将导致其可利用能量较少(仅占阳光能量4％)，为此科学家开始研究另一种新型光催化剂钒酸铋(bivo₄)。bivo₄相较tio₂具有更高的稳定性、高太阳光利用率等优点，它的禁带宽度仅为2.4ev，作为一种半导体材料，在紫外光和可见光范围内均具有响应功能，因此，bivo₄在光催化领域具有广阔的应用前景^[6-9]。

bivo₄主要有三种晶体结构，分别是四方锆石结构(z-t)、单斜白钨矿结构(s-m)和单斜四方结构(s-t)^[10-12]。其中bivo₄(z-t)属于低温相，经过670~770 k热处理，bivo₄(z-t)会不可逆地转变为bivo₄(s-m)，bivo₄(s-t)和bivo₄(s-m)可在528 k下相互转变。不同晶体结构的bivo₄表现出不同的光催化性能。研究表明，单斜晶相的钒酸铋可见光催化活性更高。因此，制备单斜晶系白钨矿型样品是提高bivo₄活性的主要手段之一^[13-15]。

2. 研究内容和预期目标

研究内容

微/纳米材料的形貌很大程度上取决于反应参数（ph、浓度、温度等）。与其他合成方法相比，水热法条件可控。因此，本课题将采用工艺简单的水热法来制备钒酸铋微/纳米材料。实验过程中，采用控制变量法来制备钒酸铋，将不同反应条件下制备的钒酸铋样品进行结构表征。最后，探索反应参数对钒酸铋形貌的影响，确定最佳的反应条件，并进一步探究钒酸铋的反应机理。

预期目标

3. 研究的方法与步骤

本课题将采用水热法来制备bivo₄粉体，同时采用控制变量法来研究bivo₄在不同因素的影响下所得的形貌结构。

原料：

钒源：偏钒酸铵、五氧化二钒、三氧化二钒等

4. 参考文献

[1] 安风霞, 陈建林, 齐凯, 张丽. 水热合成bivo₄催化剂及其可见光催化活性[j]. 工业催化.2010, 18(1):22-25.[2] 刘剑. ph值对水热合成bivo₄粉体及光催化性能的影响[j].人工晶体学报, 2015, 44(12): 3699-3709.[3] 刘剑.bivo₄粉体水热合成及光催化性能的研究[j].硅酸盐通报, 2015, 34(11): 3394-3404.[4] 刘欣, 李家科, 罗文静, 吴小妹, 李雅玲. 蔗糖辅助水热合成bivo₄及其光催化性能的研究[j]. 人工晶体学报, 2019, 48(8): 1457-1461.[5] 李杰, 宋晨飞, 逄显娟. 可见光催化剂钒酸铋的可控合成及性能研究[j]. 无机材料学报, 2019, 34(2): 164-178.[6] 贾延琳, 郑友尽, 彭立志. 钒酸铋微纳米材料不同温度下形貌与浓度的关系[j].科学与财富, 2016, (7): 0-53.[7] 印川, 施天宇, 赵晨媛, 尹海宏, 等. 纳米结构的光催化剂的设计合成与性质研究[j].材料与结构，2020, 57(6): 436-449.[8] 桂霞, 崔执应, 蒯圣龙, 张祥霖.bivo₄液相燃烧法制备及可见光下光性能催化研究[j].广州化工, 2012, 40(19): 38-42.

[9] zhou l, wang w z, zhang l s．ultrasonic-assistedsynthesis of visible—light-inducedbi₂mo₆(m=w，mo)photocatalysts[j]. journalof molecular catalysis a: chemical, 2007，268(1-2): 195-200．

[10] kohtani s, him j, yamamoto n, et a1. adsorptive and photocatalytic properties of ag-loaded bivo₄ onthe degradation of 4-n-alkylphenols under visible light irradiation [j]. catalysiscommunications, 2005, 6(3): 185-189．

5. 计划与进度安排

(1)2022年12月28日-2022年1月4日，完成毕业论文选题工作；

(2)2022年3月1日-2022年3月21日，完成开题报告和翻译；

(3)2022年3月22日-2022年3月31日，成做论文前期准备工作；