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《湖北师范大学》 2018年
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银基光催化材料的制备及性能研究

张晓明  
【摘要】:由于在有机污染物降解中的潜在应用,光催化已引起越来越多的关注,并成为环境修复中最重要的技术之一。在各种半导体材料中,TiO_2由于活性高,稳定性好,无毒和成本低,被认为是最有效的光催化剂。然而,二氧化钛的禁带宽度为3.2 eV,只能吸收仅占太阳光中4%的紫外光,因而限制了其在环境治理中的实际应用。因此,科学家们强烈希望获得更有效可见光响应驱动(VLD)的光催化剂,以有效利用太阳能。本论文采用煅烧法、水热法、均匀共沉淀法和光还原法,控制不同的条件分别合成了Ag/Ag_3PO_4/g-C_3N_4、Ag/AgCl/TiO_2和大孔介孔TiO_2/Ag_3PO_4等三种银基复合光催化材料,并对其进行了结构表征和性能研究,探讨三种复合催化剂在降解罗丹明B(RhB)水溶液过程中的催化机理,其主要的内容如下:1.釆用原位沉积法合成了由Ag/Ag_3PO_4和g-C_3N_4构成的片状纳米复合材料,并在可见光照射下对罗丹明B进行有效的光催化降解。结果表明,Ag/Ag_3PO_4均匀沉积在g-C_3N_4纳米片的表面,与未复合的Ag/Ag_3PO_4和g-C_3N_4相比,可见光吸收能力显著增强。而对罗丹明B的降解实验证明,Ag/Ag_3PO_4/g-C_3N_4纳米复合材料均表现出比纯Ag/Ag_3PO_4和g-C_3N_4更强的光催化活性。通过捕获实验进一步揭示了该复合催化剂在降解RhB水溶液过程中的主要活性物质为空穴。2.通过水解和煅烧法制备了大孔/介孔二氧化钛,随后在二氧化钛的孔道中通过沉淀和光还原法合成了Ag/AgCl/TiO_2复合光催化剂,并对其光催化性能进行了研究。实验结果表明,与TiO_2、AgCl/Ti O_2比较,Ag/AgCl/TiO_2复合物的光催化活性有了明显提高,而且在AAT3样品中,即Ag/AgCl与TiO_2的质量比为1.2:1时,速率常数k值达到最高(82×10~(-3) min~(-1)),分别超过TiO_2(16×10~(-3) min~(-1))和Ag/AgCl(27×10~(-3) min~(-1))的5.1和3.0倍。捕获实验结果表明,在可见光降解RhB过程中,超氧自由基和空穴是主要的活性物质。3.以大孔/介孔二氧化钛和硝酸银、磷酸氢二钠为前驱体,通过水热法制备TiO_2/Ag_3PO_4复合光催化剂。所制得样品采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外分析(UV-vis)和比表面积(BET)进行分析。实验结果表明,TiO_2/Ag_3PO_4可见光催化活性大大超过纯TiO_2和Ag_3PO_4。并通过捕获实验进一步探讨了TiO_2/Ag_3PO_4可见光下光催化活性的潜在机理。
【学位授予单位】:湖北师范大学
【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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