可见光驱动的银基复合光催化材料的合成与表征

发布时间：2017-12-08 02:17

  本文关键词：可见光驱动的银基复合光催化材料的合成与表征

  更多相关文章： 光催化 钼酸银 溴化银 异质结构 复合物催化机理

【摘要】：随着现代工业和城市文明的发展,环境污染日益严重,尤其是水污染和大气污染已经严重影响到人类的生活,亟待解决。近年来,利用太阳光来降解水中污染物的技术越来越受到重视。从1972年发现TiO_2光解水到现在,已经发展出多种类型的半导体光催化剂,包括氧化物、氮化物、铋基化合物等多种材料。本文设计并制备出了以Ag和Mo为基础的三种复合材料,在可见光条件下的光催化效果显著,主要研究内容如下:(1)三元立方体状Ag_2MoO_4@Ag@AgBr复合光催化剂以乙二醇为溶剂和还原剂,PVP为表面活性剂,首先在60℃条件下制得形貌规则,平均尺寸在2.5μm左右的立方体状二元Ag_2MoO_4@Ag复合材料,随后在无水乙醇中和CTAB进行离子交换反应,原位生成立方体状三元Ag_2MoO_4@Ag@AgBr复合材料。实验中采可见光降解RhB来评估材料的光催性能,并根据实验结果,对材料的可见光降解机理进行了分析和讨论。结果表明,可见光照射35 min后,三元Ag_2MoO_4@,Ag@AgBr复合材料对RhB染料降解率达到91%。随后,对催化剂进行稳定性测试,进行4次重复催化实验,结果表明该材料的催化能力没有明显的变化,稳定性好。在AgBr和Ag单质存在的情况下,材料的可见光吸收增加,光生电子空穴快速分离,光催化效率提高。(2)纳米棒状Ag_2Mo_2O_7@,AgBr复合光催化剂首先通过银氨络离子和钼酸根离子在液相中的反应得到纳米棒状Ag_2Mo_2O_7,再使用NaBr和Ag_2Mo_2O_7纳米棒进行离子交换反应,得到纳米棒状Ag_2Mo_2O_7@AgBr复合材料。通过XRD、SEM、TEM、PL等技术手段对该复合材料的物相组成、形貌大小、光学性质等信息进行表征和分析。结果表明,该产物具有纳米级的规则棒状结构,经过离子交换反应后形成的异质结构,对材料的光催化性能有很大的提升。可见光照30 min后,染料的降解率达到98.4%;在经过反复5次催化循环过程后,材料的催化能力基本没有变化,表现出良好的稳定性。(3)纳米板状α-MoO_3的合成及负载AgBr的光催化性能研究通过水热法制得纳米板状α-MoO_3,并对该样品物相和形貌进行分析,高度各向异性生长导致了纳米板状α-MoO_3产物的生成。随后在其表面成功负载AgBr颗粒,通过XRD、SEM、TEM、XPS、EDS、PL等表征手段对产物进行物相、形貌、成分和光学性质的检测。发现在负载AgBr形成二元α-MoO_3/AgBr复合物后,对可见光的吸收提高,α-MoO_3/AgBr的光催化效率相对于纯α-MoO_3提高了7倍,可见光照射30 min后,降解率达到94%;循环4次后,光催化能力没有明显地下降。为了说明α-MoO_3/AgBr材料不是α-MoO_3和AgBr的简单物理混合,还设计了 α-MoO_3+AgBr的混合物进行光催化实验对比。实验结果显示其光催化效率仅比纯α-MoO_3有略微的提高,效果远远小于α-MoO_3/AgBr材料的催化效率,从而证实α-MoO_3/AgBr异质结构可以有效提高光生电子空穴对分离、转移的能力。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB33;O643.36

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本文编号：1264675