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《内蒙古大学》 2018年
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钒酸银基光催化材料制备与性能研究

谷慧敏  
【摘要】:本论文以钒酸银(Ag_3VO_4)作为主要研究对象,通过不同手段来提升半导体光催化剂Ag_3VO_4的光催化性质及光催化反应能力,通过实验及理论计算的方式研究其可能的反应机理。我们的主要工作如下:(1)在超声辅助的方法下,通过调控Ag和V的摩尔比成功合成了纯相Ag_3VO_4以及一系列复合相Ag_2O/Ag_3VO_4。以甲基橙(MO)作为有机污染物的模板,评估了Ag_2O/Ag_3VO_4在可见光下的光催化降解活性。结果发现与纯相Ag_3VO_4相比,复合后的Ag_2O/Ag_3VO_4对MO的降解效果显著提高,尤其是Ag:V为6:1的3Ag_2O/2Ag_3VO_4,在可见光下,60 min内对MO的降解率可达到85%以上,与已报道的文献相比,效果最佳。本文还推测了3Ag_2O/2Ag_3VO_4光催化降解机理,光催化性能的提高归因于Ag_2O与Ag_3VO_4形成了复合物,可提高光生电荷的分离效率并有效抑制光生空穴-电子对复合率。(2)利用超声辅助的方法,成功合成了不同质量比的复合物g-C_3N_4/Ag_3VO_4,与纯相g-C_3N_4、Ag_3VO_4相比,其对于药物四环素(TC)在可见光下的降解有很大的提高。尤其是5%g-C_3N_4/Ag_3VO_4的光降解性能最好,40 min内对四环素的降解率接近于80%。根据捕获试验的结果,光催化性能的提高归因于g-C_3N_4和Ag_3VO_4之间形成了复合相,提高了光生电荷的分离效率,同时抑制了光生空穴-电子对复合率。(3)基于密度泛函理论(DFT),我们计算和讨论了不同浓度Nb、Ta掺杂对Ag_3VO_4电子结构的影响。对于Nb~(5+)离子的掺杂,随着掺杂浓度的增大,体系能量降低,趋于稳定,掺杂容易形成,而且掺杂后导带位置上移,禁带宽度增大,但对可见光仍有良好响应。对于Ta~(5+)离子的掺杂,随着掺杂浓度的增大,体系能量升高,相比Nb~(5+)离子掺杂不容易进行。其中12.5%的Ta~(5+)离子掺杂,导带位置上移,禁带宽度增大,但对可见光仍有良好响应,而对于25%和37.5%的Ta~(5+)离子掺杂,导带位置降低,带隙减小,光响应范围增大。
【学位授予单位】:内蒙古大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O643.36;O644.1

【参考文献】
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