双助催化剂担载钒酸铋光催化降解草甘膦的研究

摘要

为避免农残处理过程中二次污染问题，我们积极地开展农药降解方面的相关研究。钒酸铋（BiVO₄）是一种易获得、高稳定性且安全低毒的n型半导体，具有优异的光吸收范围、微观结构易控制、纳米尺度适中、过滤后可回收利用等优点，广泛应用于光催化和光电催化领域，但其存在光生电子-空穴复合严重、量子产率低等问题。光沉积法简单易操作，在BiVO₄的不同晶面上担载助催化剂，进一步提高其光生电荷的分离和传输效率，显著提升光催化性能。我们选用“纳米材料+绿色农业”的光催化降解农药技术，实现太阳能到化学能的直接转化。在可见光条件下进行农药降解实验，对比BiVO₄,CoO_x/BiVO₄,Pt/BiVO₄和Pt/CoO_x/BiVO₄的光催化性能，确定BiVO₄光催化剂担载双助催化剂的最优组合。结果表明，在相同的外加电压下，Pt/CoO_x/BiVO₄的光电流响应最大，界面电荷转移电阻最小，展示了优异的电荷分离性质；Pt/CoO_x/BiVO₄降解最快，在360 min内降解完成，降解速率是BiVO₄本体的50倍。本研究通过晶面工程策略调控半导体光生电荷分离，对设计具有高活性光催化降解农药新体系具有指导意义。

关键词

光催化 / 农业 / 降解草甘膦 / 双助催化剂

基金资助

国家自然科学基金面上项目(22372001)