新型纳米光催化材料的合成与应用

发布时间：2018-11-20 06:39

【摘要】：在全球环境污染和能源危机日益严重的今天，环境保护和可持续发展成为人类必须考虑的重要问题。太阳能作为一种可持续的清洁能源，在解决能源危机和环境问题等方面有着广阔的前景。其中，利用太阳光将光能直接转化成化学能的光催化技术，对能源利用和环境治理等方面的存在着巨大的潜在应用价值，成为解决能源短缺和环境污染方面的一个重要的研究课题。 其中，以二氧化钛为代表的传统光催化材料，虽然其具有低毒，廉价和稳定性好等优点，但是其带隙较宽，只能利用太阳光中的紫外光，加上量子产率低，极大地限制了其在实际生产中的应用。对此，开发新型的非TiO2型光催化剂对于光催化的应用和发展极具意义。其中等离子体光催化剂作为一类新型的光催化剂，利用贵金属的等离子体效应有效地拓展了光催化材料的可见光吸收，尤其以银系等离子体光催化材料，由于具有极高的光催化活性，近些年来受到了研究者广泛的关注。对此，本论文从银系等离子体入手，主要研究成果如下： （1）采用沉淀法合成了Ag2SO3纳米粒子，通过XRD，DRS和SEM等对样品进行表征。通过在500W汞灯下降解罗丹明B考察Ag2SO3的光催化活性，结果显示，相对于N-TiO2，Ag2SO3表现出了高效的光催化活性，通过重复降解罗丹明B发现，Ag2SO3光催化活性表现出了先提高后降低的特性，在第4次重复降解时活性达到最高。通过光致还原使Ag2SO3负载少量的Ag0后在可见光下表现出了较强的光催化效率，同时重复使用时其光催化活性出现了与在紫外光下类似的先提高后降低的特性。原因均在于Ag2SO3本身并不稳定，在催化反应过程中会自身发生分解产生Ag0，催化效率的变化主要是基于基于Ag0纳米粒子的等离子体效应。 （2）采用沉淀法合成了AgIO3，通过XRD，DRS和SEM等对样品进行表征。通过在500W汞灯下降解罗丹明B考察AgIO3的光催化活性。结果显示，作为一种新型的光催化剂，AgIO3表现出了较高的的光催化活性，通过重复降解罗丹明B后发现，相对于催化剂第一次降解罗丹明B，基于等离子体效应，重复降解过程中催化剂活性略有提高但始终维持稳定，说明AgIO3作为一种新型的紫外光催化剂，具有较好的稳定性。在后续的工作中，通过将AgIO3上负载少量的Ag0纳米粒子，使得其在可见光下有吸收，但在氙灯下其降解罗丹明B的效率低于N-TiO2，原因在于催化剂的主体是AgIO3决定了其在可见光下的催化效率。 （3）采用沉淀法合成了AgSCN纳米粒子，通过XRD，DRS和SEM等对样品进行表征。通过在500W汞灯下降解罗丹明B考察AgSCN的光催化活性，结果显示，在紫外光下AgSCN表现出了高效的光催化活性，同时在循环降解罗丹明B的过程中表现出了良好的稳定性。通过将AgSCN进行光致还原合成了Ag@AgSCN纳米粒子，基于等离子体效应的原因，Ag@AgSCN在可见光区域表现出了良好的吸收，在500W氙灯和自然可见光下均表现出了良好的光催化活性和稳定性，具有较好的应用前景。 通过对新开发出了三种银系光催化剂并对其进行光催化性能测试，1，极大地拓宽了银系光催化剂的种类，并且进一步表明，无机银系材料在光催化领域极具发展潜力；2，通过光催化性能测试，发现Ag0纳米粒子对催化剂催化效率的影响；3，可以通过负载Ag0纳米粒子的方法，使得只对紫外光有吸收的催化剂在可见光下表现出催化效果。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O643.36;TB383.1

【共引文献】

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本文编号：2344095