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1、单斜晶型钒酸铋空心纳米球的制备及其光催化性能基金项目:陕西省自然科学基金(SJ08B16)；陕西省教育厅项目(09JK672,09JK802)；西安理工大学优秀博士学位论文研究基金项目(106-210914);教育部博士点基金（20096118110008）；西安市科技创新计划（CXY09025（1））；咸阳师范学院专项科研基金资助项目（09XSYK213）第一作者简介：马占营（1980-），女，讲师，博士研究生，E-mail:mazhanying@163.com通讯联系人：姚秉华(1957-),男,教授,博士生导师,主要从事光催化材料及其应用方面的研究.E-mail:bhyao@xa
2、ut.edu.cn马占营1,2姚秉华1*柳敏1(1.西安理工大学应用化学系，陕西西安7100482.咸阳师范学院化学与化工学院，陕西咸阳712000)摘要无需添加任何模板剂，以Bi(NO3)·5H2O和NH4VO3为原料，采用柠檬酸络合法结合热处理的方法成功合成了BiVO4空心纳米球。采用TEM、XRD、TG-DTA、UV-Vis等测试手段对样品的形貌、相结构、光吸收性能进行了表征，以亚甲基蓝染料溶液的脱色降解实验为模型反应考察了样品的光催化性能。结果表明，所制备的BiVO4以单斜晶系白钨矿相存在且具有良好的中空结构，空心球平均粒径为160nm，空腔直径为10~80nm。UV-Vis谱
3、图数据表明所制备的BiVO4样品的禁带宽度约为2.26eV，样品在紫外区和可见区均有较强的光吸收。可见光照射下，亚甲基蓝溶液经BiVO4空心球脱色处理150min后，脱色率可达到95%以上，COD去除率为73.66%。另外，考察了柠檬酸与铋离子不同摩尔比对空心球形貌的影响，并对BiVO4空心纳米球的形成机理进行了探讨。关键词钒酸铋；空心球；制备；光催化BiVO4是一种可见光响应性光催化材料，由于具有无毒、耐候性好以及对环境友好等优点，同时具有优良的可见光光催化性能，在水的催化分解、有机污染物的光催化降解领域越来越受重视[[]ZhangAi-ping(张爱平),ZhangJin-zhi(
4、张进治).JMolCatal(China)(分子催化)[J],2010,22(5):544-549]。钒酸铋的晶体结构有三种，分别是单斜白钨矿、四方锆石和四方白钨矿，其中只有单斜白钨矿能够表现出较高的可见光催化活性。目前，为了获得更多的催化活性中心，人们采用多种方法制备出各种特殊形貌的BiVO4，以期获得较高的比表面积，构筑更多的载体催化中心，从而提高催化性能。如柳伟等[[]LIUWei(刘伟),YUYa-Qin(于亚芹),CAOLi-Xin(曹立新),etal.ChineseJInorgChem(无机化学学报)[J],2010,26(3):379-384]以Bi(NO3)·5H2O和
5、NH4VO3为原料，以氯化胆碱和尿素组成的低温离子熔盐为反应介质，采用离子热合成法成功制备出具有纺锤状外形的BiVO4微米管；彭秧等[[]PENGYang(彭秧),HOULin-Rui(侯林瑞),YUANChang-Zhou(原长州),ChineseJApplChem(应用化学)[J],2008,25(4):485-488]在聚乙二醇/环己烷/水乳液体系中，在超声条件下合成了具有单斜晶系的砖形BiVO4微米棒；而Yang等人[[]YangT,XiaDG,ChenG,etal. MaterialsChemistryandPhysics,2009,114:69-72]借助于表面活性剂，以B
6、i(NO3)·5H2O和NH4VO3为原料，采用水热法合成了具有金字塔形以及草莓形的BiVO4光催化剂。与同尺寸的实心材料相比，空心微球本身具有一些独特的性质，如低密度、比表面积大、良好的表面渗透性及电子捕获能力的特性，而且其空心部分可以容纳大量的客体分子或大尺寸的客体，使得空心微球在光催化领域有着广泛的应用前景，但是目前有关制备BiVO4空心微球的研究却鲜有报道。本工作以Bi(NO3)·5H2O和NH4VO3为原料，采用柠檬酸络合法结合热处理的方法合成了BiVO4纳米空心球，并研究了其光催化性能。本合成过程的原理是利用柠檬酸的羟基和多个羧基与铋离子络合，形成柠檬酸络合物，使铋离子均匀
7、分散，VO3-在其表面沉积，再通过热分解的方法去除柠檬酸及副产物硝酸铵后即得到具有单斜晶型的BiVO4空心球。并以亚甲基蓝为降解对象，可见光为光源，考察了BiVO4纳米空心球光催化性能。对其形成机理进行了探讨。1实验部分1.1试剂与仪器实验所用Bi(NO3)·5H2O、NH4VO3、柠檬酸(HLc)、亚甲基蓝均为市售分析纯试剂，水为二次蒸馏水，自制。日本电子株式会社（JEOL）JEM-3010超高分辨型透射电子显微镜；日本理学公司D/Max25
