磷酸银系复合光催化材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-09-18 04:17

  本文关键词：磷酸银系复合光催化材料的制备及其性能研究

  更多相关文章： Ag_3PO_4 等离子体效应 异质结 p-n结 复合光催化材料

【摘要】：2010年,叶金花课题组发现了新型半导体Ag_3PO_4光催化材料,它可以吸收小于530 nm的太阳光,具有较强的氧化能力,在光解水和降解污染物方面引起了广泛的关注。然而,磷酸银材料在光照下容易分解,这极大地降低了其在光催化过程中的稳定性。最近,研究者发现以Ag_3PO_4为基体的光催化剂能有效地降解有机污染物并保持良好的稳定性,成功地解决了Ag_3PO_4上述缺点并能够大幅度提高其光催化活性。因此,本论文围绕新型可见光响应型光催化材料Ag_3PO_4,成功制备出Ag_3PO_4/Ag、Ag/Ag_3PO_4/BiPO_4、Ag_3PO_4/CeO2、α-FeOOH/Ag_3PO_4四种复合型可见光响应光催化材料,有效地提高单一材料的光催化活性和稳定性,并探讨其微观结构、能带结构与光催化活性间的关系,明确其光催化反应机理。本论文的主要研究内容如下:1.采用一步低温油浴法制备出Ag_3PO_4/Ag光催化材料。UV-vis分析表明,在可见光区域,Ag_3PO_4/Ag复合光催化材料比单一的Ag_3PO_4有更佳的光吸收性能。在可见光下降解罗丹明B的实验表明该材料的活性明显高于单体的Ag_3PO_4,在90min内几乎完全降解完罗丹明B溶液。此外,研究了不同染料性质(RhB,MB,MO)对光催化性能的影响。结果显示:阳离子染料(RhB,MB)比阴离子染料(MO)具有更好的光催化降解效果,这主要是由于所制备的Ag_3PO_4/Ag复合光催化材料表面的带电特性导致的。Ag_3PO_4/Ag复合光催化材料之所以具有优异的光催化活性,主要归因于Ag颗粒的表面等离子效应和PO_43-离子所具有的大量负电荷。2.通过一步低温油浴法成功合成出具有双异质结构的Ag/Ag_3PO_4/BiPO_4复合光催化剂。实验结果显示:所获得的材料为Ag/Ag_3PO_4/BiPO_4复合光催化材料;HRTEM结果显示,Ag/Ag_3PO_4和Ag_3PO_4/BiPO_4间均形成了异质结构;在可见光的照射下,Ag/Ag_3PO_4/BiPO_4复合光催化材料表现出了比单一Ag_3PO_4和BiPO_4更优越的光催化活性及稳定性。其主要原因在于Ag_3PO_4和BiPO_4纳米颗粒以及Ag和Ag_3PO_4之间形成有效的异质结结构和贵金属Ag和Ag_3PO_4颗粒间形成Schottky势垒,能够有效地提高Ag_3PO_4材料的光生电子和空穴的分离效率。3.通过原位沉淀法合成出具有p-n结的Ag_3PO_4/CeO2复合光催化剂。利用XRD,SEM,HRTEM和UV-Vis等表征手段对Ag_3PO_4/CeO2复合光催化材料进行分析。SEM和TEM结果显示CeO2颗粒成功地负载在Ag_3PO_4微球的表面。UV-vis分析表明,Ag_3PO_4/CeO2复合光催化材料比单一的Ag_3PO_4和CeO2有更好的光吸收性能。在紫外光和可见光作用下,Ag_3PO_4/CeO2光催化材料对罗丹明B的降解实验表明该光催化剂的活性明显高于单体的Ag_3PO_4和CeO2。其优异的光催化活性主要是高度分散的CeO2纳米颗粒、宽的光谱吸收范围和二者形成p-n异质结所共同作用的结果。4.通过原位沉淀法制备出α-FeOOH/Ag_3PO_4复合光催化材料。利用XRD,SEM,HRTEM和UV-Vis等表征手段对α-FeOOH/Ag_3PO_4复合光催化材料进行表征。SEM和HRTEM结果显示α-FeOOH纳米棒与Ag_3PO_4两者表面充分接触。在可见光作用下,α-FeOOH/Ag_3PO_4光催化材料对罗丹明B的实验表明该光催化剂的活性明显高于单体的Ag_3PO_4和α-FeOOH纳米棒。通过光催化反应机理的研究,其优异的光催化活性主要取决于两者能带匹配导致的光生电子和空穴的有效分离。此外,光催化循环稳定性结果显示:α-FeOOH/Ag_3PO_4复合光催化材料比单一的Ag_3PO_4材料具有更好的光化学稳定性。
【关键词】：Ag_3PO_4 等离子体效应 异质结 p-n结 复合光催化材料
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;O644.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 引言11-12
• 1.2 半导体光催化12-15
• 1.2.1 光催化反应机理12-13
• 1.2.2 半导体光催化剂的应用13-15
• 1.3 半导体光催化改性15-19
• 1.3.1 贵金属沉积15-16
• 1.3.2 金属离子的掺杂16-17
• 1.3.3 非金属离子掺杂17-18
• 1.3.4 复合半导体18-19
• 1.4 新型磷酸银光催化剂的发现19-23
• 1.4.1 Ag_3PO_4晶体结构20-21
• 1.4.2 Ag_3PO_4能带结构21-23
• 1.5 Ag_3PO_4的研究现状23-28
• 1.5.1 单一磷酸银光催化材料23-26
• 1.5.2 Ag_3PO_4的复合改性26-28
• 1.6 课题研究目的及主要内容28-29
• 第二章 Ag_3PO_4/Ag等离子体复合光催化剂的制备及其性能研究29-40
• 2.1 引言29
• 2.2 实验部分29-32
• 2.2.1 试剂和主要仪器29-30
• 2.2.2 实验样品的制备30-31
• 2.2.3 样品的分析与表征31
• 2.2.4 光催化活性测试31-32
• 2.3 实验结果分析32-39
• 2.3.1 X射线衍射（XRD）分析32-33
• 2.3.2 扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析33-34
• 2.3.3 UV-Vis吸收光谱分析34-35
• 2.3.4 光催化活性分析35-37
• 2.3.5 稳定性分析37-38
• 2.3.6 光催化机理分析38-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 Ag/Ag_3PO_4/BiPO_4复合光催化剂的制备及其性能研究40-49
• 3.1 引言40
• 3.2 实验部分40-42
• 3.2.1 实验试剂40-41
• 3.2.2 实验样品的制备41
• 3.2.3 样品的分析与表征41
• 3.2.4 光催化活性分析41-42
• 3.3 实验结果分析42-48
• 3.3.1 X射线衍射（XRD）分析42-43
• 3.3.2 扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析43-44
• 3.3.3 UV-Vis吸收光谱分析44-45
• 3.3.4 光催化活性分析45-47
• 3.3.5 光催化机理分析47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 Ag_3PO_4/CeO2 p-n异质结复合光催化剂的制备及性能研究49-60
• 4.1 引言49
• 4.2 实验部分49-51
• 4.2.1 试剂49-50
• 4.2.2 实验样品的制备50
• 4.2.3 样品的分析与表征50-51
• 4.2.4 光催化活性的测试51
• 4.3 实验结果分析51-59
• 4.3.1 样品的XRD分析51-52
• 4.3.2 样品的SEM和TEM分析52-53
• 4.3.3 UV-vis分析53-54
• 4.3.4 光催化活性分析54-57
• 4.3.5 样品的稳定性分析57-58
• 4.3.6 样品的光催化机理分析58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 α-FeOOH/Ag_3PO_4复合光催化剂的制备及其性能研究60-71
• 5.1 引言60
• 5.2 实验部分60-62
• 5.2.1 主要试剂60-61
• 5.2.2 实验样品制备61
• 5.2.3 样品的分析与表征61-62
• 5.2.4 光催化活性测试62
• 5.3 实验结果分析62-70
• 5.3.1 X射线衍射（XRD）分析62-63
• 5.3.2 扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析63-64
• 5.3.3 UV-vis分析64-65
• 5.3.4 光催化活性测试65-68
• 5.3.5 稳定性分析68-69
• 5.3.6 光催化机理分析69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 结论71-72
• 参考文献72-78
• 研究成果及奖励78-79
• 致谢79

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 闫世成;罗文俊;李朝升;邹志刚;;新型光催化材料探索和研究进展[J];中国材料进展;2010年01期

2 李袁庆;杨松恋;王成君;;光催化材料近期研究进展[J];科技风;2013年15期

3 ;中科院金属所新型单质光催化材料研究取得进展[J];中国材料进展;2013年08期

4 ;中科院金属所新型单质光催化材料研究取得进展[J];功能材料信息;2013年04期

5 刘然,薛向欣,杨合,姜涛,董学文;光催化材料在环保领域中的应用进展[J];能源环境保护;2004年04期

6 张万忠;乔学亮;邱小林;陈建国;;二氧化钛基光催化材料的制备与应用[J];化学试剂;2006年09期

7 陶红;刘静;郝思秋;王璐;罗洁莹;张宇然;黄婷婷;;去除水中双酚A的新型微介孔光催化材料的性能研究[J];水资源与水工程学报;2009年03期

8 白雪;李永利;;银系光催化材料的新进展[J];硅酸盐通报;2012年01期

9 张骞;周莹;张钊;何云;陈永东;林元华;;表面等离子体光催化材料[J];化学进展;2013年12期

10 李萍;钟顺和;;光催化材料Cu/Fe_2O_3-TiO_2的结构和性能[J];应用化学;2006年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 邹志刚;;光催化材料探索和研究进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第1分册）[C];2010年

2 黄柏标;;增强光催化材料可见光响应和活性的新探索[A];第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C];2012年

3 邹志刚;;光催化材料与太阳能转换和环境净化[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年

4 王文中;尚萌;徐婕慧;张志洁;;铋基光催化材料的设计、合成与环境净化[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年

5 王文中;张玲;孙松美;高二平;;铋基光催化材料的设计、调控与性能[A];第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C];2012年

6 范晓芸;贾汉忠;王传义;;双掺杂Cu,N-TiO_2光催化材料的合成及性能表征[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

7 邓春莲;朱成磊;黄争世;刘斌;史海峰;;银系光催化材料的制备及有机物降解性能的研究[A];鲁豫赣黑苏五省光学（激光）学会2011学术年会论文摘要集[C];2011年

8 董升;代数通;刘景海;段莉梅;;复合光催化材料的制备及其对藏红T溶液降解效果的研究[A];中国化学会第五届全国多酸化学学术研讨会论文摘要集[C];2013年

9 付宏刚;田国辉;周卫;曲阳;田春贵;蒋保江;;氧化物半导体基光催化材料的结构调控[A];中国化学会第六届全国结构化学学术会议论文摘要[C];2012年

10 付宏刚;田国辉;周卫;曲阳;田春贵;蒋保江;;氧化物半导体基光催化材料的结构调控及性能研究[A];第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 李晓岩;光催化材料及应用分会成立[N];中国化工报;2008年

2 记者 李志清;“和谐科技”研发光催化材料 找到大市场[N];绍兴日报;2011年

3 记者 桂运安;中科大研制出新一代空气净化器[N];安徽日报;2014年

4 本报实习记者胡珉琦;上海交大研制人造树叶[N];北京科技报;2010年

5 本报记者 焦旭;科技创新给光伏产业带来发展的正能量[N];中国能源报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 宋艳华;g-C_3N_4复合光催化材料的设计合成及其光催化性能研究[D];江苏大学;2015年

2 张守伟;基于氮化碳的高性能宽光谱响应光催化材料研究[D];合肥工业大学;2015年

3 杨文娟;BiOCl基光催化材料的性能调控及第一性原理研究[D];华中科技大学;2015年

4 顾少楠;稀土离子改性钒酸铋可见光催化材料的合成及机理研究[D];北京科技大学;2016年

5 何运慧;Sn_3O_4基光催化材料的控制合成及性能研究[D];福州大学;2014年

6 刘丁菡;Bi_2WO_6-C复合光催化材料的制备、结构及性能研究[D];陕西科技大学;2016年

7 马成海;钼/聚酰亚胺复合光催化材料的纳米构筑及性能研究[D];南京大学;2016年

8 林立;新型卤氧化铋基光催化剂制备及其污染物去除性能的研究[D];东华大学;2016年

9 牛莽;二氧化钛光催化性能调控的理论研究[D];北京化工大学;2015年

10 杨勇强;具有高光生电荷分离能力的氧化物基光催化材料的构建[D];中国科学技术大学;2016年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 董晨浩;可见光响应介孔银基固溶体的制备与表征[D];内蒙古大学;2015年

2 胡丹;分子印迹型TiO_2光催化材料的制备及其在超滤膜上的负载处理废水性能的研究[D];长安大学;2015年

3 何随;非金属掺杂介孔TiO_2光催化材料的可控制备及其性能研究[D];山东大学;2015年

4 李柱杰;新型近红外光催化材料Cu_2(OH)PO_4电子结构和相关性质的理论研究[D];山东大学;2015年

5 徐连敬;液体阴极辉光放电系统的光谱特性及应用研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 洪元琛;氧化石墨烯基Z型光催化材料的研究[D];上海电力学院;2015年

7 胡建强;多组分硫化镉基异质结光催化材料的可控合成及其在光解水产氢中的应用研究[D];温州大学;2015年

8 王丹;TiO_2基复合光催化材料的设计制备及光催化降解气相碳氢污染物的研究[D];河南师范大学;2015年

9 高文文;多硫化铟及其复合宽谱光催化材料的制备与应用[D];齐鲁工业大学;2015年

10 王传宁;Aurivillius型铋基光催化材料的制备与性能研究[D];南昌大学;2015年

，

本文编号：873338