磷酸银改性光催化剂的制备及其可见光催化性能研究

发布时间：2017-10-18 16:18

  本文关键词：磷酸银改性光催化剂的制备及其可见光催化性能研究

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【摘要】：磷酸银是一种新型高效的可见光催化剂,具有超高的量子效率以及良好的光催化性能。然而,单纯体系的磷酸银微溶于水,易受光化学腐蚀,限制了它在环境污染治理领域的应用。为了进一步提高磷酸银的光催化性能和稳定性,本文通过形貌调控、复合、离子掺杂等方法对其进行改性。选取罗丹明B(RhB)作为目标污染物,评价磷酸银改性催化剂的可见光催化性能和稳定性,同时探讨其光催化机理。采用化学沉淀法,通过添加DMF和尿素共同辅助调控制备磷酸银光催化剂。利用XRD、FTIR、SEM、激光粒度仪和UV-Vis等对Ag_3PO_4样品进行表征,结果显示通过DMF和尿素调控制备的磷酸银结晶完整,纯度较高,呈菱形十二面体形貌,对可见光具有较强的吸收。在可见光照射下,DMF和尿素共同调控制备的磷酸银对RhB的光催化降解效果优于单个物质调控制备的磷酸银或无规则磷酸银,且其稳定性也有所提高。因此,通过DMF和尿素调控合成磷酸银是一种改善其光催化性能和稳定性的有效途径。采用化学沉淀法,以CTAB为表面活性剂辅助制备Ag_3PO_4-AgBr-PTh-SiO_2复合光催化剂。通过XRD、FTIR、SEM、XPS、UV-Vis等表征手段对催化剂进行分析,结果显示Ag_3PO_4-AgBr-PTh-SiO_2复合催化剂被成功合成,该催化剂对可见光的吸收增强。在可见光照射下,当PTh为0.0034 g时,Ag_3PO_4-AgBr-PTh-SiO_2复合光催化剂对RhB的降解效果最佳。因此,PTh对于Ag_3PO_4-AgBr-PTh-SiO_2复合催化剂光催化性能的改善起关键作用。采用简易方法制备Bi-Ag_3PO_4-MIL-100(Fe)复合光催化剂。通过XRD、FTIR、SEM、XPS、UV-Vis、PL等方法对催化剂进行表征。结果显示Bi-Ag_3PO_4-MIL-100(Fe)复合催化剂被成功合成,该催化剂对可见光的吸收增强。在可见光照射下,Bi-Ag_3PO_4-MIL-100(Fe)复合催化剂对RhB的降解效果优于Bi-Ag_3PO_4和Ag_3PO_4-MIL-100(Fe),且其稳定性明显提高。因此,Bi3+掺杂和MIL-100(Fe)复合对于加强Ag_3PO_4光催化性能和稳定性具有重要意义。
【关键词】：磷酸银改性光催化剂 可见光催化性能 稳定性 罗丹明B 光催化机理
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 研究背景12
• 1.2 半导体光催化技术12-16
• 1.2.1 半导体光催化技术简介12-13
• 1.2.2 半导体光催化基本原理13-14
• 1.2.3 半导体光催化活性影响因素14-16
• 1.3 半导体光催化剂研究进展16-19
• 1.3.1 传统光催化剂的改性16-18
• 1.3.2 新型可见光催化剂的开发18-19
• 1.4 磷酸银可见光催化剂研究进展19-21
• 1.4.1 磷酸银可见光催化剂的发现19
• 1.4.2 磷酸银可见光催化剂的改性19-21
• 1.5 选题目的和研究内容21-23
• 1.5.1 选题目的21-22
• 1.5.2 研究内容22-23
• 第二章 实验材料与分析方法23-29
• 2.1 实验试剂与仪器23-24
• 2.1.1 主要化学试剂23-24
• 2.1.2 主要实验仪器24
• 2.2 表征方法24-27
• 2.2.1 X射线衍射分析（XRD）24-25
• 2.2.2 傅立叶红外光谱分析（FTIR）25
• 2.2.3 扫描电镜分析（SEM）25
• 2.2.4 激光粒度分析25-26
• 2.2.5 X射线光电子能谱分析（XPS）26
• 2.2.6 紫外-可见漫发射光谱分析（UV-Vis）26-27
• 2.2.7 荧光光谱分析（PL）27
• 2.3 光催化性能评价27-28
• 2.3.1 光催化反应装置27-28
• 2.3.2 光催化降解实验28
• 2.4 光催化机理探讨28-29
• 第三章 DMF和尿素共同调控磷酸银的制备及其可见光催化性能研究29-41
• 3.1 前言29
• 3.2 催化剂的制备29-31
• 3.2.1 无规则磷酸银的制备29-30
• 3.2.2 DMF调控磷酸银的制备30
• 3.2.3 尿素调控磷酸银的制备30
• 3.2.4 DMF和尿素共同调控磷酸银的制备30-31
• 3.3 结果与讨论31-40
• 3.3.1 X射线衍射分析（XRD）31-32
• 3.3.2 傅立叶红外光谱分析（FTIR）32-33
• 3.3.3 扫描电镜分析（SEM）33-34
• 3.3.4 粒径分析34-35
• 3.3.5 紫外-可见漫反射光谱分析（UV-Vis）35-36
• 3.3.6 可见光催化性能评价36-37
• 3.3.7 光催化剂稳定性分析37-38
• 3.3.8 光催化降解机理探讨38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 Ag_3PO_4-AgBr-PTh-SiO_2复合光催化剂的制备及其可见光催化性能研究41-52
• 4.1 前言41
• 4.2 催化剂的制备41-43
• 4.2.1 Ag_3PO_4光催化剂的制备41-42
• 4.2.2 PTh导电聚合物的制备42
• 4.2.3 Ag_3PO_4-AgBr-SiO_2复合光催化剂的制备42
• 4.2.4 Ag_3PO_4-AgBr-PTh-SiO_2复合光催化剂的制备42-43
• 4.3 结果与讨论43-50
• 4.3.1 X射线衍射分析（XRD）43
• 4.3.2 傅立叶红外光谱分析（FTIR）43-44
• 4.3.3 扫描电镜分析（SEM）44-45
• 4.3.4 X射线光电子能谱分析（XPS）45-47
• 4.3.5 紫外-可见漫反射光谱分析（UV-Vis）47
• 4.3.6 可见光催化性能评价47-48
• 4.3.7 光催化剂稳定性分析48-49
• 4.3.8 光催化降解机理探讨49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 Bi-Ag_3PO_4-MIL-100 (Fe) 复合光催化剂的制备及其可见光催化性能研究52-63
• 5.1 前言52
• 5.2 催化剂的制备52-54
• 5.2.1 Ag_3PO_4光催化剂的制备52-53
• 5.2.2 MIL-100 (Fe) 材料的制备53
• 5.2.3 Bi-Ag_3PO_4光催化剂的制备53
• 5.2.4 Ag_3PO_4-MIL-100 (Fe) 复合光催化剂的制备53
• 5.2.5 Bi-Ag_3PO_4-MIL-100 (Fe) 复合光催化剂的制备53-54
• 5.3 结果与讨论54-62
• 5.3.1 X射线衍射分析（XRD）54
• 5.3.2 傅立叶红外光谱分析（FTIR）54-55
• 5.3.3 扫描电镜分析（SEM）55-56
• 5.3.4 X射线光电子能谱分析（XPS）56-58
• 5.3.5 紫外-可见漫反射光谱分析（UV-Vis）58
• 5.3.6 荧光光谱分析（PL）58-59
• 5.3.7 可见光催化性能评价59-60
• 5.3.8 光催化剂稳定性分析60-61
• 5.3.9 光催化降解机理探讨61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论与展望63-65
• 参考文献65-77
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果77-78
• 致谢78-79
• 附件79

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