可见光响应型CeVO4光催化材料的合成及其性能研究(3)
1.3.3 空气净化
目前，空气污染过日益严重，工业生产气体排放物、汽车尾气、室内建筑材料产生的有机气体，使得空气质量明显下降。
研究表明，利用 TiO2光催化所产生的活性氧可降解污染物，清洁且不造成二次污染：例如，在办公室玻璃以及陶瓷等建材表面，涂敷光催化薄膜或在室内安放光催化设备，不仅能减少空气中的有害颗粒，而且还能有效降解空气中的各种有害有机物质和臭物质，达到净化空气的目的[14]。
1.3.4 光催化还原[15]
目前温室气体排放日益严重（主要组成为CO2），全球气温变暖，灾害性天气频繁发生。因此，减少CO2的排放，将其控制与利用，解决温室效应问题，已成为全世界日益关注的问题。
利用TiO2还原CO2具有较好的应用前景。在还原过程中还会伴随有烃、醇、醛和酸类的生成，为解决能源问题提供了新途径。具体过程如下：
TiO2 + hν → h+ + e－
H2O + h+ →•OH + H+
CO2 + H+ + e－ → 中间产物
2 CeVO4材料
2.1 CeVO4材料概述
多年来，人们对 TiO2进行了各种途径的改性或敏化，增强其对可见光的响应以提高光催化活性[16,17]。然而，由于 TiO2 自身的性质使其改性后的应用仍受到很大的限制。近年来，人们开始尝试开发新型的可见光响应光催化材料。
钒是典型的多价态过渡族金属元素，它可以形成多种不同类型的一元钒氧化物和多元钒氧化物(钒酸盐) [2]。这些物质由于其独特的结构而具有优良的性能，例如层状结构的一元钒氧化物和钒酸盐会具有良好的电学性能和电化学性能[2,18-23]。而稀土钒酸盐更因其独特的d电子和f电子结构、大的原子磁矩和很强的自旋轨道效应等特性，而引起了世界各界的广泛关注[24-27]。
作为一种典型的稀土钒酸盐材料，钒酸铈基材料由于其独特的光、电和氧化还原特性而在发光材料、气体传感器、氧化催化剂和固体燃料电池电极等领域得到了广泛的应用[31]。同时，我们发现CeVO4的禁带宽度约为2.7eV左右，是一种具有可见光响应的优良的光催化材料。
在合成纳米钒酸铈的过程中，我们发现[2]，由于铈离子只能形成8配位的结构，所以只有四方晶相这一种结构。CeVO4纳米晶体在低温下，由于其尺寸效应，加上Ce3+的4f电子对磁性的影响，表现出明显的超顺磁性。并且具有各向异性的一文纳米结构和Eu的掺杂能够明显提高纳米CeVO4的磁化率[28]。
2.2 CeVO4材料的结构特点
金属钒与氧作用，可以生成一系列氧化物，同时还形成固溶体；在钒酸铈的结构中，钒原子和四个氧原子形成VO4四面体结构，而由于镧系收缩的原因，Ce元素和氧元素将形成8配位的CeO8结构[2]，如图2-1所示[29]。
在图2-1(a) CeVO4的CeO8 结构图中，处于结构中心的Ce原子和周围的8个氧原子形成配位结构，从而形成了两个独特的正交四面体。图2-1(b)是VO4的结构单元图，通过四面体顶角的氧原子，连结形成了一个扭曲的三角形十二面体[