新型光催化剂的制备、表征及其光催化性能研究
本文关键词：新型光催化剂的制备、表征及其光催化性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：Ag3PO4在可见光下具有良好的活性而被广泛研究,但是Ag3PO4由于自身存在着一些缺陷,如在光催化过程中会水解、光敏化而造成Ag3PO4的不稳定,导致了Ag3PO4在实际应用方面的局限性。而AgBr在可见光区域下具有一定的光催化活性,但是AgBr的光催化活性有待提高。Ce02属于常见的光催化剂,因其有价格合理和环境友好等优点而被广泛使用,但是Ce02在可见光下不响应,而太阳光中可见光占有很大部分,这样限制了Ce02在实际中的应用。本文采用超声辅助法制备了复合型光催化齐(?)Ag3PO4/CeO2,并分别采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、荧光光谱(PL)等表征手段对样品进行了结构分析。通过在可见光下光催化降解亚甲基蓝(MB)染料溶液来测试其光催化性能。结果表明,在300W的氙灯照射下,超声波处理60min、复合比例为3：5的Ag3PO4/CeO2光催化效果最佳,复合后的催化剂材料比Ce02和Ag3PO4催化剂在光催化氧化活性性能上有了很大提高,反应20min后,降解率均在95%以上；底物亚甲基蓝溶液初始浓度越大,催化剂降解效率越差；复合型Ag3PO4/CeO2光催化剂在降解MB时表现出了良好的稳定性能。复合型Ag3PO4/CeO2光催化剂光催化降解MB时,羟基自由基·OH起主要作用,而其光催化剂活性增强的原因是Ag3PO4和CeO2的复合抑制了光生电子-空穴的重组,提高了在可见光下的光催化性能。本文还研究AgBr/CeO2复合型光催化剂。通过对AgBr/CeO2进行X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)与荧光光谱(PL)表征,得出AgBr/CeO2在可见光区域具有一定的响应。在可见光下对RhB的光催化降解效果实验中,复合比例为3：5的AgBr/CeO2的降解效果最佳。在可见光下AgBr/CeO2对MB也有很好的光催化降解效率。通过对CeO2、AgBr和AgBr/CeO2进行PL的表征,说明了经过AgBr和Ce02复合后生成的AgBr/CeO2,在光催化反应过程中所产生的光生电子-空穴得到了较好的转移与分离,从而提升了在可见光下的催化活性。
【关键词】：Ag_3PO_4/CeO_2 AgBr/CeO_2 超声波辅助 可见光
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O643.36
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 1 前言9-18
- 1.1 引言9-10
- 1.2 半导体光催化基本原理及影响因素10-12
- 1.2.1 光催化技术的基本原理10-11
- 1.2.2 影响光催化活性的因素11-12
- 1.3 半导体光催化剂的应用12-14
- 1.3.1 环境污染治理方面12
- 1.3.2 光解水制氢应用12-14
- 1.4 光催化剂的研究进展14-15
- 1.5 超声辅助法在光催化领域的应用15-16
- 1.6 本论文选题意义和主要内容16-18
- 2 Ag_3PO_4/CeO_2光催化剂的制备及其光催化性能研究18-42
- 2.1 引言18-19
- 2.2 实验部分19-23
- 2.2.1 实验试剂及仪器19
- 2.2.2 光催化剂的制备19-20
- 2.2.3 光催化降解实验20-21
- 2.2.4 吸光度与浓度标准曲线绘制21-23
- 2.3 光催化剂的表征23
- 2.3.1 X射线衍射(XRD)23
- 2.3.2 透射电子显微镜(TEM)23
- 2.3.3 紫外可见漫反射(UV-Vis absorption spectroscopy)23
- 2.3.4 荧光光谱(PL)23
- 2.3.5 扫描电子显微镜(SEM)23
- 2.4. 结果与讨论23-40
- 2.4.1 Ag_3PO_4的制备方法23-25
- 2.4.2 超声时间对Ag_3PO_4/CeO_2光催化性能的影响25-33
- 2.4.3 不同比例对Ag_3PO_4/CeO_2光催化性能的影响33-34
- 2.4.4 不同反应条件对Ag_3PO_4/CeO_2光催化性能的影响34-37
- 2.4.5 Ag_3PO_4/CeO_2光催化降解罗丹明B(RhB)结果分析37-38
- 2.4.6 Ag_3PO_4/CeO_2复合光催化剂的循环实验分析38-39
- 2.4.7 Ag_3PO_4/CeO_2复合光催化剂光催化降解MB的机理研究39-40
- 2.5 本章小节40-42
- 3 AgBr/CeO2复合型光催化剂的合成、表征及性能研究42-56
- 3.1 引言42
- 3.2 实验部分42-44
- 3.2.1 实验试剂及仪器42-43
- 3.2.2 光催化剂的制备43-44
- 3.2.3 光催化降解实验44
- 3.3 表征方法44-45
- 3.3.1 X射线衍射(XRD)44
- 3.3.2 透射电子显微镜(TEM)44
- 3.3.3 紫外可见漫反射(UV-Vis absorption spectroscopy)44
- 3.3.4 荧光光谱(PL)44-45
- 3.4 结果与讨论45-54
- 3.4.1 X射线衍射(XRD)表征分析45
- 3.4.2 透射电子显微镜(TEM)表征分析45-46
- 3.4.3 紫外可见漫反射(UV-Vis)表征分析46-47
- 3.4.4 荧光光谱(PL)表征分析47-48
- 3.4.5 AgBr/CeO_2光催化性能研究48-53
- 3.4.6 AgBr/CeO_2复合型光催化剂的光催化降解机理研究53-54
- 3.5 本章小结54-56
- 4 结论与展望56-58
- 4.1 结论56-57
- 4.2 展望57-58
- 5 参考文献58-65
- 6 攻读硕士学位期间发表论文情况65-66
- 7 致谢66
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