Nowa metoda syntezy ortowanadanu bizmutu jako potencjalnego materiału do zastosowań optoelektronicznych

Kwolek, P.; Tokarski, T.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Nowa metoda syntezy ortowanadanu bizmutu jako potencjalnego materiału do zastosowań optoelektronicznych

Autorzy

Kwolek P. , Tokarski T.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Novel route of the synthesis of bismuth orthovanadate as a potential material for optoelectronic applications

Języki publikacji

Abstrakty

Odpowiednia struktura elektronowa i właściwości fotoelektrochemiczne ortowanadanu bizmutu spowodowały, że materiał ten jest obecnie intensywnie badany pod kątem zastosowań fotokatalitycznych (usuwanie zanieczyszczeń organicznych z wody, fotoliza wody). Wydaje się być również obiecującym materiałem z punktu widzenia optoelektroniki - mógłby zostać wykorzystany do konstrukcji bramek logicznych lub przełączników. W artykule przedstawiono nową technikę syntezy proszku BiVO4 będącą kombinacją technik hydrotermalnej i mikrofalowej. Jako substraty do syntezy wykorzystano Bi(NO3)3 - 5H2O oraz Na3VO4 - 14H2O lub NH4VO3. Zbadano wpływ jonów wanadanowych na szerokość pasma wzbronionego półprzewodnika oraz na rozmiar ziaren proszku, określono również zależność tych parametrów od czasu syntezy. Wykazano, że wykorzystana technika prowadzi do otrzymywania odmiany jednoskośnej wanadanu bizmutu, która jest optymalna z punktu widzenia potencjalnych zastosowań optoelektronicznych i fotokatalitycznych.

Due to the appropriate electronic structure and the photoelectrochemical properties, bismuth vanadate is extensively examined in terms of the photocatalytic applications. For example it can be used in water purification from organic contaminations and photodecomposition of water. Moreover, this compound seems to be a promising material for optoelectronic applications. It may be utilized for construction of logic gates or switches. Novel, microwave assisted hydrothermal technique was employed for obtaining BiVO4 in the form of fine powder. Bi(NO3)3 - 5H2O was utilized as a source of bismuth ions, whereas the source of vanadate ions were either Na3VO4 - 14H2O or NH4VO3. The influence of the form of vanadate ions precursor on the value of the band gap and the powder grain size was determined. In addition, the dependence of these parameters on the time of synthesis was also evaluated. This study indicated, that presented technique allows to obtain pure monoclinic structure of bismuth vanadate which is optimal from the point of view of photocatalysis as well as the potential optoelectronic applications.

Słowa kluczowe

ortowanadan bizmutu autoklaw mikrofalowy ciśnieniowy przerwa energetyczna

bismuth orthovanadate microwave heated high pressure autoclave band gap

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Rudy i Metale Nieżelazne

Rocznik

2012

Tom

R. 57, nr 12

Strony

828--834

Opis fizyczny

Bibiliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Kwolek P.

autor

Tokarski T.

AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Fizykochemii i Metalurgii Metali Nieżelaznych, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

1. Qurashi M. M., Barnes W. H.: A preliminary structure for pucherite, BiVO4. Am. Mineral. 1952, nr 37, s. 423-426.
2. Roth R. S., Waring J. L.: Synthesis and stability of bismutotantalite, stibiotantalite and chemically similar ABO4 compounds. Am. Mineral. 1963, nr 48, s. 1348-1356.
3. Walsh A., Yan Y., Huda M. N., Al‐Jassim M. M., Wei S.H.: Band edge electronic structure of BiVO4: elucidating the role of the Bi s and V d orbitals. Chem. Mater. 2009, nr 21, s. 547-551.
4. Kudo A., Miseki Y.: Heterogeneous photocatalyst materials for water splitting. Chem. Soc. Rev. 2008, nr 38, s. 253-278.
5. Dunkle S. C., Helmich R. J., Suslick K. S.: BiVO4 as a visiblelight photocatalyst prepared by utlrasonic spray pyrolysis. J. Phys. Chem. C 2009, nr 113, s. 11980-11983.
6. Long M., Cai W., Kisch H.: Visible light induced photoelectrochemical properties of n-BiVO4 and n‐BiVO4/p-Co3O4. J. Phys. Chem. C 2008, nr 112, s. 548-554.
7. Szaciłowski K.: Infochemistry. Chichester 2012, John Wiley and Sons Ltd.
8. Long M., Beránek R., Cai W., Kisch H.: Hybrid semiconductor electrodes for light‐driven photoelectrochemical switches. Electrochim. Acta 2008, nr 53, s. 4621-4626.
9. Bhattacharya A. K., Mallick K. K., Hartridge A.: Phase transition in BiVO4. Mater. Lett. 1997, nr 30, s. 7-13.
10. Lim A. R., Choh S. H., Jang M. S.: Prominent ferroelastic domain walls in BiVO4 crystal. J. Phys.: Condens. Matter 1995, nr 7, s. 7309-7323.
11. Kudo A., Ueda K., Kato H., Mikami I.: Photocatalytic O2 evolution under visible light irradiation on BiVO4 in aqueous AgNO3 solution. Catal. Lett. 1998, nr 53, s. 229-230.
12. Ke D., Peng T., Ma L., Cai P., Jiang P.: Photocatalytic water splitting for O2 production under visible‐light irradiation on BiVO4 nanoparticles in different sacrificial reagent solutions. Appl. Catal. A. 2008, nr 350, s. 111-117.
13. Pookmanee P., Paosorn S., Phanichphant S.: Chemical synthesis and characterization of bismuth vanadate powder. Adv. Mat. Res. 2010, nr 93‐94, s. 153-156.
14. Liu J., Wang H., Wang S., Yan H.: Hydrothermal preparation of BiVO4 powders. Mater. Sci. Eng. B 2003, nr 104, s. 36-39.
15. Gotić M., Musić S., Ivanda M., Soufek M., Popović S.: Synthesis and characterization of bismuth(III) vanadate. J. Mol. Struct. 2005, nr 535, s. 744-747.
16. Kohtani S., Tomohiro M., Tokumura K., Nakagaki R.: Photooxidation reactions of polyclyclic aromatic hyrocarbons over pure and Ag-loaded BiVO4 photocatalysts. Appl. Catal. B. Environ. 2005, nr 58, s. 265-272.
17. Tokunaga S., Kato H., Kudo A.: Selective preparation of monoclinic and tetragonal BiVO4 with scheelite structure and their photocatalytic properties. Chem. Mater. 2001, nr 13, s. 4624-4628.
18. Zhou L., Wang W., Liu S., Zhang L., Xu H., Zhu W.: A sonochemical route to visible-light-driven high-activity BiVO4 photocatalyst. J. Mol. Catal. A Chem. 2006, nr 252, s. 120-124.
19. Zhang H. M., Liu J. B., Wang H., Zhang W. X., Yan H.: Rapid microvawe-assisted synthesis of phase controlled BiVO4 nanocrystals and research on photocatalytic properties under visible light irradiation. J. Nanopart. Res 2008, nr 10, s. 767-774.
20. Liu H., Nakamura R., Nakato Y.: Promoted Photo-oxidation REactivity of Particulate BiVO4 Photocatalyst Prepared by a Photoassisted Sol-gel Method. J. Electrochem. Soc. 2005, nr 152, s. G856-G861.
21. Galembeck A., Alves O. L.: BiVO4 thin film preparation by metalorganic decomposition Thin Solid Films 2000, nr 365, s. 90-93.
22. Sayama K., Nomura A., Zou Z., Abe R., Abe Y., Arakawa H.: Photoelectrochemical decomposition of water on nanocrystalline BiVO4 film electrodes under visible light. Chem. Commun. 2003, s. 2908-2909.
23. Castillo N. C., Heel A., Graule T., Pulgarin C.: Flame-assisted synthesis of nanoscale, amorphous and crystalline, spherical BiVO4 with visible‐light photocatalytic activity. Appl. Catal. B. Environ. 2010, nr 95, s. 335-337.
24. Neves M. C., Trindade T.: Chemical bath deposition of BiVO4. Thin Solid Films 2002, nr 406, s. 93-97.
25. Dall'Antonia L. H., Tacconi N. R. d., Chanmanee W., Timmaji H., Myung N., Rajeshwar K.: Electrosynthesis of bismuth vanadate photoelectrodes. Electrochem. Solid‐State Lett. 2010, nr 13, s. D29-D32.
26. Nowak M., Kauch B., Szperlich P.: Determination of energy band gap of nanocrytalline SbSI using diffuse reflectance spectroscopy. Rev. Sci. Instrum. 2009, nr 80, s. 461071-461073.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPK6-0026-0016