Cu摻雜BiVO4催化劑的制備及其光催化性能

沈 男 沈 勇 潘 虹 徐麗慧 李 凱 倪哲偉 倪 凱 凌杭麗

(上海工程技術(shù)大學(xué)紡織服裝學(xué)院，上海 201620)

0 引 言

近年來，利用太陽(yáng)能進(jìn)行的半導(dǎo)體光催化技術(shù)被認(rèn)為是解決能源短缺和環(huán)境污染的一種很有前途的方法，特別是對(duì)工業(yè)廢水中有害有機(jī)物的去除[1-4]。然而傳統(tǒng)的光催化劑(TiO2[5]和 ZnO[6]等)在可見光范圍內(nèi)對(duì)太陽(yáng)能的吸收有限且對(duì)載流子的分離能力不足。為了解決這些問題，研究者們已經(jīng)致力于開發(fā)對(duì)可見光有響應(yīng)的新型光催化劑并減少光生-電子空穴對(duì)的復(fù)合率。

鉍 基 材 料 (Bi2WO6、BiVO4、BiOCl、BiOBr、BiOI等)由于具備出色的光催化活性、獨(dú)特的分層結(jié)構(gòu)以及化學(xué)穩(wěn)定性引起了持續(xù)的關(guān)注[7-8]。其中，BiVO4因其窄的帶隙(2.4 eV)和良好的結(jié)晶度，已被證明是可見光照射下降解有機(jī)污染物的理想光催化材料。然而較差的量子產(chǎn)率、較低的可見光吸收效率和較高的光激發(fā)電荷復(fù)合率，都嚴(yán)重抑制了其光催化效率，限制了其實(shí)際應(yīng)用。因此，需改變其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)以提高光生載流子的分離效率[9-11]。解決此問題的有效方法是將金屬或金屬氧化物摻雜進(jìn)入BiVO4，有助于在費(fèi)米能級(jí)附近形成額外的能級(jí)，在一定程度上可以提供更多的電子軌道，進(jìn)而抑制光生電子與界面空穴的復(fù)合[12]。通常，將 Ag[13]、Pt[14]、Au[15]和Pd[16]用作電子受體，以分離光生電子-空穴對(duì)并改善光催化活性。然而，由于這種貴金屬的成本較高，往往將 Cu[17]、Ni[18]、Fe[19]、Co[20]或 W[21]等過渡金屬摻雜入BiVO4的晶格內(nèi)，產(chǎn)生電子捕獲陷阱進(jìn)而減少光生載流子的重組。

基于以上內(nèi)容，針對(duì)Cu摻雜優(yōu)于其他過渡金屬的優(yōu)點(diǎn)，如具有較高的能帶邊緣擴(kuò)展能力、等離子特性以及較低的成本效益，通過水熱法制備了Cu摻雜BiVO4光催化劑。研究表明，Cu摻雜影響了BiVO4的能帶結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了光生載流子的遷移和分離機(jī)制，提高了光催化性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

五 水 合 硝 酸 鉍 (Bi(NO3)3·5H2O)、偏 釩 酸 銨(NH4VO3)、冰 醋 酸 (CH3COOH)、三 水 合 硝 酸 銅(Cu(NO3)2·3H2O)、無水乙 醇 (CH3CH2OH)、羅丹明 B(RhB)等由上海國(guó)藥集團(tuán)提供，均為分析純，未做進(jìn)一步處理，直接使用。

1.2 樣品的制備

以物質(zhì)的量之比 1∶1混合 Bi(NO3)3·5H2O 和NH4VO3溶液，具體步驟如下：將5 mmol Bi(NO3)3·5H2O溶解于醋酸和水的混合溶液(1∶3，V/V)中配制成溶液A。將5mmol NH4VO3溶解于60mL 70℃的去離子水中配制成溶液B。然后將溶液B緩慢倒入溶液A中，持續(xù)攪拌1 h后加入不同量Cu(NO3)2·3H2O(以理論合成BiVO4質(zhì)量計(jì)，Cu摻雜的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%、0.5%、1%、2% )。攪拌一定時(shí)間后將混合溶液轉(zhuǎn)入200mL聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，隨后將反應(yīng)釜加熱至180℃保持10 h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，交替使用去離子水和乙醇洗滌，離心后在70℃下真空干燥12 h，研磨，分別得到樣品BiVO4、0.5Cu-BiVO4、1Cu-BiVO4、2Cu-BiVO4。

1.3 樣品的表征

采用日本理學(xué)Rigaku Ultima Ⅳ型X射線衍射儀(XRD)分析光催化劑樣品的晶體和物質(zhì)組成，測(cè)試條件：電壓40 kV，電流150mA，Cu靶Kα射線，波長(zhǎng)為0.154 78 nm，掃描范圍10°～70°；采用X射線光電子能譜(XPS)在AlKα激發(fā)的Thermo Scientific ESCALAB 250XI系統(tǒng)上分析元素價(jià)態(tài)；利用S4800型掃描電子顯微鏡(SEM)觀察光催化劑樣品的微觀形貌，加速電壓為15 kV；利用積分球在紫外可見分光光度計(jì)(UV-3700)上收集漫反射光譜(DRS)；光電化學(xué)測(cè)量在CHI 660E電化學(xué)系統(tǒng)上進(jìn)行，測(cè)試條件：在0.8 V下進(jìn)行可見光照射下的瞬態(tài)光電流響應(yīng)測(cè)試；在開路電壓下105～10-2Hz的頻率范圍內(nèi)，5 mV的交流電壓下，記錄了光照射下的電化學(xué)阻抗譜(EIS)；采用日本島津日立FL-4600熒光光譜儀測(cè)試樣品的光致發(fā)光(PL)光譜。

1.4 可見光光催化活性測(cè)試

將50mg催化劑分散到50mL 10mg·L-1RhB溶液中，在暗室攪拌30min以達(dá)到吸附-解析平衡，并使用500W Xe燈為模擬可見光光源，加濾光片以濾去小于420 nm的紫外光。輻照條件下，每隔30min取4mL溶液，將取出的懸濁液在離心機(jī)內(nèi)高速離心分離，取上層清液測(cè)定其吸光度。通過以下公式計(jì)算光催化降解率(η)：

其中c0是RhB溶液的初始濃度，c是光照射一定時(shí)間后的RhB溶液的濃度。用紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定RhB溶液的濃度，監(jiān)測(cè)其在554 nm處的特征吸收波長(zhǎng)。

1.5 光電化學(xué)測(cè)試

工作電極的制備：將摻雜氟的氧化錫透明導(dǎo)電玻璃(FTO,尺寸為1 cm×1 cm)清洗干凈，分別用去離子水和無水乙醇超聲20min(水量沒過玻璃片即可)，清洗完畢后放入鼓風(fēng)干燥箱80℃干燥60min。取出5mg光催化劑樣品置于500μL無水乙醇溶液和20μL Nafion溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5% )中再超聲一段時(shí)間，并用移液槍吸取少量的懸濁液，均勻地涂覆在FTO玻璃的導(dǎo)電面上，室溫干燥后，再轉(zhuǎn)移到干燥箱中，于80℃干燥5 h。

將500W的氙燈作為輻照源，以30 s為時(shí)間間隔，參比電極和對(duì)電極分別為飽和Ag/AgCl電極和鉑片電極，在0.1mol·L-1的Na2SO4溶液中放置三電極，測(cè)定其瞬態(tài)光電流響應(yīng)并在可見光照射下測(cè)試EIS譜圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 XRD分析

圖1 為 BiVO4、0.5Cu-BiVO4、1Cu-BiVO4、2Cu-BiVO4的XRD圖。從圖中可以看出，未摻雜的BiVO4樣品在 18.84°、28.68°、30.54°、34.47°和 35.23°處分別對(duì)應(yīng) BiVO4的(110)、(121)、(040)、(200)和(002)晶面，與BiVO4的標(biāo)準(zhǔn)卡片(PDF No.14-0688)完全一致，表明所制備的BiVO4樣品為單斜白鎢礦結(jié)構(gòu)(m-BiVO4)。當(dāng)摻雜量為2% 時(shí)，XRD圖中出現(xiàn)了(200)、(112)和(312)晶面的特征衍射峰，這與四方晶相(t-BiVO4)的標(biāo)準(zhǔn)卡片(PDF No.14-0133)相匹配，表明晶體結(jié)構(gòu)中Bi3+被Cu2+取代，而不是以氧化晶粒的形式負(fù)載在其表面[22-23]。并且在Cu摻雜樣品中未觀察到銅及其氧化物衍生物的衍射峰，可能是由于Cu的含量較低或者是Cu在BiVO4在晶體中高度分散。此外，摻雜Cu后，(121)晶面對(duì)應(yīng)的衍射峰發(fā)生偏移(表1)，表明Bi3+被Cu2+取代時(shí)不僅誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)扭曲，同時(shí)影響晶面間距[17]。因此，摻雜導(dǎo)致BiVO4由單斜晶相向混相轉(zhuǎn)變，這一過程影響了光生載流子的產(chǎn)生和躍遷。但是在0.5Cu-BiVO4和1Cu-BiVO4樣品的XRD圖中未檢測(cè)到四方晶相的衍射峰，原因可能是Cu的摻雜量過低，低于檢測(cè)值。

圖1 BiVO4和Cu-BiVO4催化劑的XRD圖Fig.1 XRD patterns of BiVO4and Cu-BiVO4catalysts

表1 BiVO4與Cu-BiVO4的晶粒尺寸Table 1 Crystallite sizes of BiVO4and Cu-BiVO4

根據(jù)Scherrer公式計(jì)算BiVO4與不同含量Cu元素?fù)诫s的BiVO4的晶粒尺寸(表1)：

式中，D、β、θ分別為晶粒尺寸、衍射峰的半峰寬以及衍射角，其中K為Scherrer常數(shù)(通常為0.89)，λ為入射X射線的波長(zhǎng)(約為0.154 06 nm)。Cu摻雜后，晶粒尺寸隨著半峰寬的變窄而增加。而這種半峰寬和(121)晶面衍射峰強(qiáng)度的變化可能是Cu在晶格內(nèi)的無序分布或者是取代基之間的尺寸變化所引起的晶格畸變。

2.2 XPS分析

為了研究所制備樣品的表面組成與價(jià)態(tài)變化，對(duì)BiVO4和1Cu-BiVO4進(jìn)行了XPS分析，如圖2所示。圖2a為BiVO4和1Cu-BiVO4樣品的XPS全譜圖，從中都檢測(cè)到了Bi、V、O、C等元素的信號(hào)峰。相比于Cu摻雜前的BiVO4，1Cu-BiVO4樣品的全譜圖中還出現(xiàn)Cu元素，但是未能在圖中明顯顯示出來，可能是由于Cu的含量較低。其中284.8 eV的C1s峰可能來源于儀器中的碳信號(hào)，主要用于校準(zhǔn)。在高分辨XPS窄掃譜圖(圖2b)中，位于158.4和163.7 eV處的2處強(qiáng)峰分別歸屬于BiVO4的Bi4f7/2和Bi4f5/2特征自旋軌道分裂，證實(shí)了Bi以Bi3+的形式存在。與純BiVO4相比，在摻雜Cu元素后Bi的特征峰向高結(jié)合能處移動(dòng)，表明了Cu的取代摻雜造成了Bi周圍的電子云密度降低。圖2c中結(jié)合能為516.8和524.2 eV處的峰分別是V2p3/2和V2p1/2的特征峰，表明V在1Cu-BiVO4樣品中以V5+的形式存在。對(duì)于1% Cu摻雜的樣品，O1s的不對(duì)稱譜圖可以擬合為529.9和531.7 eV處的2個(gè)峰(圖2d)，代表氧的2種不同的結(jié)合狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)于晶格氧(OL)和化學(xué)吸附氧(OA)。此外，OH-和被吸附的水可以捕獲空穴形成羥基自由基(·OH)，從而能夠有效地降解有機(jī)染料。圖2e是Cu元素的XPS窄掃譜圖，通過對(duì)Cu2p峰進(jìn)行高斯擬合處理可知，結(jié)合能為932.9 eV處的峰是Cu2p3/2的特征峰，該特征峰屬于Cu2+，而940.5 eV處的振動(dòng)衛(wèi)星峰屬于Cu+特征峰，說明了Cu在溶液中以Cu2+和Cu+形式存在，XPS的表征結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了銅離子摻雜入了BiVO4的結(jié)構(gòu)中[24-25]。

圖2 BiVO4和1Cu-BiVO4的XPS譜圖Fig.2 XPS spectra of BiVO4and 1Cu-BiVO4

2.3 SEM分析

圖3 為 BiVO4、0.5Cu-BiVO4、1Cu-BiVO4和 2Cu-BiVO4樣品的SEM圖，由圖可知，未摻雜和摻雜Cu的BiVO4樣品聚集成較為不規(guī)則形狀。由圖3a、3b可以看出，純BiVO4顯示出類似繭形或球形結(jié)構(gòu)，顆粒平均尺寸為2μm，是較小納米顆粒的團(tuán)聚體。但是摻雜量為0.5%、1% 和2% 的Cu-BiVO4(圖3c～3h)樣品的形貌均發(fā)生了較大的變化，顆粒表面光滑，沒有明顯團(tuán)聚現(xiàn)象，呈現(xiàn)出多面立體和片狀，顆粒尺寸為2～3μm。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，可以看出不同方向晶面的生長(zhǎng)速率也不同，而摻雜后形貌的變化正是由于不同晶面上峰值強(qiáng)度的變化[18]。

圖3 (a、b)BiVO4、(c、d)0.5Cu-BiVO4、(e、f)1Cu-BiVO4、(g、h)2Cu-BiVO4的SEM圖Fig.3 SEM images of(a,b)BiVO4,(c,d)0.5Cu-BiVO4,(e,f)1Cu-BiVO4,and(g,h)2Cu-BiVO4

2.4 UV-VisDRS分析

圖4為單一BiVO4和不同摻雜量的Cu-BiVO4樣品的UV-Vis DRS以及禁帶寬度譜圖，由圖可知，所有樣品的吸收邊緣均位于可見光區(qū)域。由圖4a可知，純BiVO4從紫外區(qū)到535 nm處均有明顯的吸收，Cu摻雜后，樣品的吸收邊緣發(fā)生了明顯的紅移并擴(kuò)展到592 nm處。這種紅移主要?dú)w因于電子從Cu的d軌道躍遷到BiVO4的導(dǎo)帶或者價(jià)帶上，有利于Cu2+與BiVO4半導(dǎo)體價(jià)帶或?qū)еg的電荷轉(zhuǎn)移。使用Kubelka-Munk方程[26]計(jì)算合成樣品的禁帶寬度：

圖4 BiVO4和Cu-BiVO4的(a)UV-Vis DRS譜圖和(b)禁帶寬度Fig.4 (a)UV-Vis DRS spectra and(b)band gaps of BiVO4and Cu-BiVO4

式中，α、h、ν、A、Eg分別為吸收系數(shù)、普朗克常數(shù)、入射光子的頻率、比例系數(shù)以及禁帶寬度，其中BiVO4作為一種直接躍遷類的半導(dǎo)體，指數(shù)n=1[27-29]。

根據(jù)該方程，以(αhν)2為縱坐標(biāo)，hν為橫坐標(biāo)，繪制(αhν)2-hν的關(guān)系曲線，如圖4b所示。計(jì)算表明，Cu的摻雜可使可見光區(qū)域的帶隙寬度變窄，這極大地促進(jìn)了光的吸收并顯著增強(qiáng)了光生電荷的轉(zhuǎn)移效率。此外，我們根據(jù)Mulliken電負(fù)性使用以下公式[30]估算1Cu-BiVO4樣品的價(jià)帶和導(dǎo)帶邊緣電勢(shì)：

其中，X是半導(dǎo)體電負(fù)性(BiVO4：～6.04 eV)[25,31]，Eg為半導(dǎo)體的測(cè)量帶隙能，E0為4.5 eV(vs NHE)，ECB為導(dǎo)帶邊緣電勢(shì)，EVB為價(jià)帶邊緣電勢(shì)。計(jì)算表明，BiVO4價(jià)帶邊緣的頂部位于2.745 eV，而導(dǎo)帶邊緣的頂部位于0.335 eV。Cu摻雜使得BiVO4的價(jià)帶和導(dǎo)帶之間形成了雜質(zhì)能級(jí)并導(dǎo)致可見光區(qū)域的帶隙變窄，從而產(chǎn)生了電子捕獲陷阱，減少了光生載流子的重組。

2.5 光催化活性

圖5a為在可見光照射下各催化體系中RhB的濃度隨光照時(shí)間變化的曲線?？梢钥闯鯟u-BiVO4的光催化活性高于未摻雜的BiVO4。其中1Cu-BiVO4對(duì)RhB的降解效果最好，在180min內(nèi)，對(duì)RhB的降解率達(dá)到81.6%，比未摻雜的BiVO4(180 min降解率為61.6% )提高了近20%。而當(dāng)摻雜過量Cu時(shí)，降解率有所下降。這是因?yàn)镃u摻雜進(jìn)入BiVO4結(jié)構(gòu)中形成了活性位點(diǎn)，且摻雜的Cu越多，活性位點(diǎn)越多，能夠產(chǎn)生較多活性自由基，但是摻雜量過大時(shí)，容易在BiVO4的表面形成復(fù)合中心，增加光生載流子的復(fù)合效率，導(dǎo)致了樣品光催化活性的下降，這與前面的表征分析結(jié)果較為吻合。由圖5b可知，-ln(ct/c0)與t呈線性關(guān)系，說明RhB光降解反應(yīng)遵循準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，其方程[32]如下：

圖5 在可見光照射下樣品對(duì)RhB的(a)光催化降解率和(b)降解動(dòng)力學(xué)Fig.5 (a)Photocatalytic degradation rate and(b)degradation kinetics of RhB on the samples under visible light irradiation

其中，c0為原始RhB溶液的濃度，ct為t時(shí)刻光照后RhB溶液的濃度，k為表觀準(zhǔn)一級(jí)速率常數(shù)。從中可以看出，1Cu-BiVO4催化降解RhB的速率常數(shù)(0.006 64 min-1)為純BiVO4的速率常數(shù)(0.004 25 min-1)的1.56倍，表現(xiàn)了最佳的可見光催化活性。

2.6 瞬態(tài)光電流響應(yīng)分析和EIS譜圖分析

瞬態(tài)光電流響應(yīng)測(cè)試是一種反映光生載流子產(chǎn)生、分離和傳輸?shù)挠行Х椒?。圖6a為未摻雜的BiVO4和摻雜Cu的BiVO4在每30 s循環(huán)中的光電流密度，表示了光電流隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。單一的BiVO4在開燈后光電流強(qiáng)度較弱，推測(cè)其對(duì)光的響應(yīng)和吸收較低且光生電子-空穴對(duì)容易重組。另外，還可以看出，摻雜Cu后的BiVO4樣品產(chǎn)生的光電流明顯大于單一的BiVO4樣品，并隨著Cu摻雜量的增大而增強(qiáng)。在可見光的照射下，1Cu-BiVO4催化劑的光電流密度最高，約為純BiVO4的5倍，這與光催化降解性能一致。結(jié)果表明，摻雜后的BiVO4具有較高的光生電子-空穴對(duì)分離效率和較低的載流子復(fù)合率。

圖6 (a)瞬態(tài)光電流強(qiáng)度和(b)在可見光照射下樣品的EIS Nyquist曲線Fig.6 (a)Transient photocurrent intensity and(b)EIS Nyquist plots of the samples under visible light irradiation

利用EIS揭示了半導(dǎo)體中光生電子-空穴對(duì)的轉(zhuǎn)移和分離過程。奈奎斯特曲線上的弧半徑可以反映電極表面的界面電阻，半徑越小，電極的電荷轉(zhuǎn)移效率越高。如圖6b所示，摻雜量為1% 的BiVO4具有最小的彎曲半徑，表明該催化劑電極的界面電阻最小且光生載流子的遷移效率最快，抑制了電子-空穴對(duì)的重組。

2.7 PL分析

為進(jìn)一步研究未摻雜和摻雜Cu的BiVO4樣品中電子-空穴對(duì)的分離機(jī)制，通常采用PL對(duì)樣品進(jìn)行表征。PL譜圖中的發(fā)射峰強(qiáng)度越高，說明不參與氧化還原反應(yīng)的光生載流子與空穴復(fù)合的幾率越大，參與光催化劑氧化還原反應(yīng)的光生載流子越少，光催化活性越低。如圖7所示，在331 nm激發(fā)波長(zhǎng)下，所有樣品呈現(xiàn)出較寬的綠黃色發(fā)射帶，范圍為650～680 nm。整體來看，未摻雜和摻雜Cu的BiVO4樣品的最強(qiáng)發(fā)射峰均位于666 nm左右，Cu摻雜后沒有改變催化劑的最佳激發(fā)波長(zhǎng)的位置。此外，對(duì)比圖中各樣品中最強(qiáng)峰的熒光強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)1Cu-BiVO4的發(fā)光強(qiáng)度最低，表明摻雜量為1% 時(shí)電子-空穴對(duì)重組緩慢，導(dǎo)致其具有較高的光催化性能；摻雜量為0.5% 時(shí)的發(fā)光峰強(qiáng)度較強(qiáng)，表明光生載流子的分離效率最低。

圖7 樣品的PL譜圖(λex=331 nm)Fig.7 PL spectra of the samples(λex=331 nm)

2.8 Cu-BiVO4光催化反應(yīng)機(jī)理

純相BiVO4主要有2種局限性，一是可見光的轉(zhuǎn)化效率低，二是比表面積較小。為了克服BiVO4作為一種新型的可見光響應(yīng)光催化材料的固有缺陷，對(duì)BiVO4進(jìn)行了摻雜和優(yōu)化?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了Cu摻雜BiVO4的光催化機(jī)理，并描述在圖8a中。在BiVO4中摻雜Cu元素后，在導(dǎo)帶和價(jià)帶之間會(huì)形成一個(gè)雜質(zhì)能級(jí)。在可見光照射下，BiVO4的價(jià)帶上的電子可以被激發(fā)并躍遷到雜質(zhì)能級(jí)，然后通過二次激發(fā)轉(zhuǎn)移到導(dǎo)帶上。光誘導(dǎo)電子與O2分子反應(yīng)生成超氧自由基(·O2-)，然后降解RhB；光生空穴具有較強(qiáng)的氧化能力，不僅可以氧化H2O/OH-產(chǎn)生·OH，還可以直接氧化RhB。因此，由Cu摻雜引起的雜質(zhì)能級(jí)的存在促進(jìn)了光生載流子的分離，并顯著提高了Cu摻雜BiVO4的光催化性能。為了進(jìn)一步探討光催化過程中的降解機(jī)理，對(duì)1Cu-BiVO4樣品進(jìn)行了活性物種的捕獲實(shí)驗(yàn)，其中以乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)、叔丁醇(TBA)、苯醌(BQ)分別作為空穴(h+)、·OH和·O2-的猝滅劑。從圖8b中可以看出，光催化體系中EDTA-2Na的存在對(duì)1Cu-BiVO4幾乎沒有影響，說明了h+對(duì)光催化活性沒有較大的影響。然而，隨著TBA和BQ的加入，1Cu-BiVO4樣品的光催化降解率分別降低到32.7% 和20.6%，顯著抑制了光催化過程，結(jié)果表明在可見光下降解RhB過程中·OH和·O2-起主要作用。

圖8 (a)Cu摻雜BiVO4在可見光下光催化降解RhB的機(jī)理示意圖;(b)活性物種的捕獲實(shí)驗(yàn)Fig.8 (a)Schematic diagram of photocatalytic degradation mechanism of RhB by Cu-doped BiVO4under visible irradiation;(b)Trapping experiments of active species

3 結(jié) 論

(1)通過水熱法，以Cu(NO3)2·3H2O為銅源制備出一種可見光驅(qū)動(dòng)的Cu摻雜BiVO4的光催化劑，Cu摻雜后對(duì)樣品的微觀形貌有顯著的影響，且隨著Cu摻雜量的增加，出現(xiàn)了歸屬于四方相BiVO4的特征衍射峰，改變了晶相結(jié)構(gòu)并對(duì)晶粒尺寸有一定的影響。此外，適量的摻雜可以明顯縮小BiVO4的帶隙以及拓寬可見光的響應(yīng)范圍。

(2)與單一BiVO4相比，摻雜Cu的BiVO4在可見光下對(duì)RhB降解的光催化活性顯著增強(qiáng)。當(dāng)摻雜量為1% 時(shí)，樣品的光催化性能最佳，在500W的Xe燈照射180min下對(duì)RhB溶液的降解率達(dá)到81.6%。PL譜圖證實(shí)了Cu摻雜能有效增強(qiáng)BiVO4的可見光活性，提高光生載流子的分離效率，有利于改善催化劑的光催化性能。