银基半导体及其复合纳米结构材料的制备和光催化性能研究

发布时间：2017-05-17 10:05

  本文关键词：银基半导体及其复合纳米结构材料的制备和光催化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着工业化进程和人口的增长,全球环境污染与能源危机问题日益加重。近年来,新兴的光催化技术及其在环境净化和解决能源问题中的潜在应用受到了广泛的关注。本文围绕磷酸银(Ag3PO4)和碳酸银(Ag2CO3)两种新型的银基半导体光催化材料,发展了利于工业化大规模生产的室温固相法制备Ag3PO4光催化剂；通过对 Ag2CO3光催化剂材料形貌的控制,实现材料微纳结构的可控合成；构筑了Ag2CO3/Ag2O异质p-n结,以提高光催化剂的催化活性和稳定性。通过X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)、拉曼光谱等分析表征手段研究光催化剂的物相组成、形貌、光吸收特性,并通过可见光光催化降解有机污染物亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)来评价光催化剂的活性,初步探究光催化材料微纳结构与光催化性能之间的关系。主要研究结果如下。(1)通过室温固相法成功合成了Ag3PO4微米晶体光催化剂,此方法简单方便、产率高,符合绿色化学的要求,适合工业化大规模生产。通过实验证明,在可见光的作用下,所合成的Ag3PO4光催化剂对亚甲基蓝和甲基橙都有非常良好的光催化降解效率。(2)通过表面活性剂辅助法对Ag2CO3的形貌进行调控,成功制备二维纳米片状和雪花状两种形貌的Ag2C03。研究发现在表面活性剂PEG20000的存在下,改变硝酸银和碳酸钠的滴加顺序就能显著影响Ag2CO3的结构与形貌。(3)通过简单的光分解法成功制备了Ag2CO3/Ag2O复合光催化剂,发现Ag2O纳米颗粒均匀地分散在Ag2CO3表面。在可见光作用下,80 min后Ag2CO3/Ag2O复合光催化剂对甲基橙降解率达到86%,而纯Ag2CO3对甲基橙降解率只有51%。Ag2CO3/Ag2O复合光催化剂对甲基橙的降解速率明显快于纯Ag2CO3,表明Ag2CO3/Ag2O比纯Ag2CO3具有更高的光催化活性。可能的光催化反应机理是Ag2CO3半导体与Ag2O半导体之间形成了异质p-n结,能够有效地抑制光生电荷的复合,促进更多的光生电荷迁移到光催化剂表面进行反应,进而提高了Ag2CO3光催化剂的催化活性。
【关键词】：光催化 磷酸银 碳酸银 异质结 室温固相法
【学位授予单位】：中央民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O643.36;X505
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第1章 绪论12-25
• 1.1 前言12-13
• 1.2 半导体光催化技术13-17
• 1.2.1 半导体光催化的基本原理13-15
• 1.2.2 半导体光催化技术的应用15-17
• 1.3 银基半导体光催化材料的研究进展17-24
• 1.3.1 单体系银基半导体光催化材料17-19
• 1.3.2 银基半导体复合材料19-24
• 1.4 本课题研究的内容和意义24-25
• 第2章 室温固相法合成Ag_3PO_4及其可见光光催化性能研究25-33
• 2.1 引论25-26
• 2.2 实验部分26-28
• 2.2.1 主要仪器和试剂26-27
• 2.2.2 实验方法27-28
• 2.3 结果与讨论28-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 Ag_2CO_3的形貌控制合成与Ag_2CO_3/Ag_2O异质p-n结的构筑33-44
• 3.1 引论33-34
• 3.2 二维纳米片状和雪花状Ag_2CO_3的控制合成34-36
• 3.2.1 主要仪器和试剂34-35
• 3.2.2 Ag_2CO_3的制备35
• 3.2.3 结果和讨论35-36
• 3.3 Ag_2CO_3/Ag_2O异质p-n结光催化剂的制备及其可见光光催化性能36-42
• 3.3.1 主要仪器和试剂37
• 3.3.2 实验方法37
• 3.3.3 结果和讨论37-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 结论与展望44-46
• 参考文献46-53
• 致谢53-54
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录54

【参考文献】

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1 王景云;郭茹;杨海真;;碳捕捉与封存研究进展浅析[J];环境科学与技术;2012年S2期

  本文关键词：银基半导体及其复合纳米结构材料的制备和光催化性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：373080