金属元素掺杂改性钒酸银光催化剂的制备及其光催化活性研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要在污染物降解以及能源生产领域中，半导体光催化是最有前景的方法之一。当能量大于或等于半导体禁带宽度的光子照射在光催化剂表面上时就会产生电子．空穴对的分离，这是光催化反应的最初的基本步骤。为了寻找高效的光催化剂，大量研究工作都集中在研究光催化活性的影响因素上。A93V04作为新型可见光响应光催化剂，被认为能够有效光解水和降解环境中有机污染物，因此得到极大的关注。本文采用共沉淀法制备A93V04，通过浸渍法合成Gd3+一A93V04、Nd3+-A93V04和Fe”．A93V04等金属掺杂型光催化剂，并通过XRD、DRS、SEM、EDS、XPS

2、等方法对合成的光催化剂进行了表征，分析了其构效之间的关系，深入细致研究了金属元素引入对本体结构带来的影响。考察了金属掺杂后A93V04的光催化活性，分别以难降解物质罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)作为降解研究对象，研究了不同参数条件对亚甲基监降解率的影响，同时结合光催化活性的改变，分析其构效之间的关系。实验结果如下：考察了稀土元素Gd掺杂改性A93V04材料光催化活性。XRD分析结果表明Gd”的引入并没有改变本体的品型结构。DRS分析表明Gd3+．A93V04材料在可见光区的吸收比本体明显增强。SEM．EDS、XPS分析显示掺杂后Gd”以Gd203颗粒的形

3、式分散在A93V04表面，起到了电子捕获体的作用。实验证实，Gd3+一A93V04光催化降解罗丹明B的活性要远高于单体A93V04，当Gd3+掺杂量为3wt％，煅烧温度为300℃时，可见光下光催化活性最高，90min以后降解率可达到95％以上。此外，结合UV-vis和HPLC等手段对RhB的降解过程进行了分析。江苏大学硕士学位论文同时用浸渍法合成了Nd3+．A93V04异质结光催化剂。XRD分析结果表明Nd3+的引入并未改变本体A93V04的晶型结构。SEM．EDS，XPS分析结果说明N03+以Nd203的形式存在于光催化材料中。DRS分析说明Nd203的存在

4、有助于提高催化剂在可见光区的吸收强度。光催化降解罗丹明B染料实验证明Nd203的掺杂有利于提高A93V04的降解效率。Nd3+．A93V04的最佳掺杂条件为Nd3+掺杂量2wt％，催化剂的焙烧温度为300。C。由于Nd3+．A93V04催化剂中物理异质结结构的存在，有利于光生电子和空穴对的迁移，从而使得复合物具有更高的光催化性能。制备了过渡金属Fe掺杂的A93V04光催化剂，通过XRD，DRS和SEM．EDS表征发现掺杂Fe3+后A93V04晶型没有发生变化，其最佳掺杂条件Fe3+掺杂量为1wt％，催化剂的焙烧温度200。C。紫外可见光谱分析研究表明，在Fe3

5、+．A93v04作用下，MB在降解过程中发生了脱甲基反应。关键词：光催化，可见光，A93V04，掺杂江苏大学硕士学位论文ABSTRACTSemiconductorphotocatalysisisoneofthemostpromisingmethodsforenvironment--organic·-pollutantdecontaminationandenergyproduction．Theinitialstepofthephotocatalyticprocessconsistsofthegenerationofelectron—holepairuponirr

6、adiationofaphotonwhoseenergyisequaltoorhigherthanthatofthebandgapofaphotocatalyst．Therefore，inordertosearchaneffectivephotocatalyst，atremendousamountofresearchhavebeendevotedtostudyanddiscovertheinfluencingfactorsofthephotocatalyticactivity．A93V04hasbeenrecognizedasaphotocatalystfor

7、watersplittingandpollutantdegradationundervisiblelightirradiation．Inthispaper,thephotocatalystA93V04issynthesizedbyprecipitationmethod．A93V04dopedwithGd3+，Nd3+，Fe3+photocatalystsarepreparedbyimpregnationmethod．Moreover，theoptical，physicalandchemicalpropertiesoftheA93V04seriesphotoca

8、talystsarestudiedby