银基光催化材料的制备及性能研究

《银基光催化材料的制备及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号0614.41学号2015X07030004学校代码10513密级硕士学位论文（学术学位）银基光催化材料的制备及性能研究作者姓名：张晓明一级学科：化学二级学科：精细化工指导教师：王国宏教授答辩日期：2018年5月12日AThesisSubmittedinFulfillmentofRequirementsfortheDegreeofMasterofFinechemistryPreparationandCharacterizationofSilverbasedphotocatalyticmaterialsCandidate:XiaomingZhangMajor:FineChemistryS

2、upervisor:Prof.GuohongWangHubeiNormalUniversityHuangshi435002,P.R.ChinaMay,2018摘要由于在有机污染物降解中的潜在应用，光催化已引起越来越多的关注，并成为环境修复中最重要的技术之一。在各种半导体材料中，TiO2由于活性高，稳定性好，无毒和成本低，被认为是最有效的光催化剂。然而，二氧化钛的禁带宽度为3.2eV，只能吸收仅占太阳光中4％的紫外光，因而限制了其在环境治理中的实际应用。因此，科学家们强烈希望获得更有效可见光响应驱动（VLD）的光催化剂，以有效利用太阳能。本论文采用煅烧法、水热法、均匀共沉淀法和光还原法，控制不

3、同的条件分别合成了Ag/Ag3PO4/g-C3N4、Ag/AgCl/TiO2和大孔介孔TiO2/Ag3PO4等三种银基复合光催化材料，并对其进行了结构表征和性能研究，探讨三种复合催化剂在降解罗丹明B(RhB)水溶液过程中的催化机理，其主要的内容如下：1.釆用原位沉积法合成了由Ag/Ag3PO4和g-C3N4构成的片状纳米复合材料，并在可见光照射下对罗丹明B进行有效的光催化降解。结果表明，Ag/Ag3PO4均匀沉积在g-C3N4纳米片的表面，与未复合的Ag/Ag3PO4和g-C3N4相比，可见光吸收能力显著增强。而对罗丹明B的降解实验证明，Ag/Ag3PO4/g-C3N4纳米复合材料均表现出比

4、纯Ag/Ag3PO4和g-C3N4更强的光催化活性。通过捕获实验进一步揭示了该复合催化剂在降解RhB水溶液过程中的主要活性物质为空穴。2.通过水解和煅烧法制备了大孔/介孔二氧化钛，随后在二氧化钛的孔道中通过沉淀和光还原法合成了Ag/AgCl/TiO2复合光催化剂，并对其光催化性能进行了研究。实验结果表明，与TiO2、AgCl/TiO2比较，Ag/AgCl/TiO2复合物的光催化活性有了明显提高，而且在AAT3样品中，即Ag/AgCl与TiO2的质量比−3−1−3−1为1.2:1时，速率常数k值达到最高(82×10min)，分别超过TiO2(16×10min)−3−1和Ag/AgCl(27×1

5、0min)的5.1和3.0倍。捕获实验结果表明，在可见光降解RhB过程中，超氧自由基和空穴是主要的活性物质。3.以大孔/介孔二氧化钛和硝酸银、磷酸氢二钠为前驱体，通过水热法制备TiO2/Ag3PO4复合光催化剂。所制得样品采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、紫外分析（UV-vis）和比表面积(BET)进行分析。实验结果表明，ⅠTiO2/Ag3PO4可见光催化活性大大超过纯TiO2和Ag3PO4。并通过捕获实验进一步探讨了TiO2/Ag3PO4可见光下光催化活性的潜在机理。关键词：大孔/介孔；Ag3PO4；AgCl；TiO2；g-C3N4纳米片；光还原；光催化活性；RhBⅡAbstr

6、actPhotocatalysisasa“green”techniquehasattractedmoreattentionandbecomeoneofthemostimportanttechniquesofenvironmentalremediationduetoitspotentialapplicationindecompositionoforganicpollutants.Amongvarioussemiconductormaterials,TiO2hasbeenregardedasanefficientphotocatalystforitshighactivity,greatstabi

7、lity,nontoxicityandlowcost.However,thepracticalapplicationofTiO2isseriouslylimitedbyitswidebandgapof3.2eV,whichcanonlyabsorbmainlyultraviolet(UV)light(4%ofsolarenergy).Therefore,manyeffortshavebeendedicated