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Ag/AgCl/BiMg_2VO_6复合光催化剂的制备及其可见光光催化性能研究

郭睿  
【摘要】:全球性能源危机和环境污染问题已经引起世界各国广泛关注,能够有效利用太阳能实现光催化制氢或者光催化降解污染物的可见光光催化技术及其材料的研究,近年来成为材料学、化学和环境科学等领域的研究热点。铋系复合物由于其较特殊的晶体结构和电子结构,在可见光下表现出很高的光催化活性。同时,银/卤化银等离子光催化剂也因其稳定的结构和由其表面等离子效应带来的对紫外-可见光较强的光吸收能力,也吸引了研究学者广泛的兴趣并取得了一系列的研究进展。正因如此,本文针对铋系复合物和银/卤化银等离子光催化剂进行了初步研究。 本文通过沉淀-光还原方法将Ag/AgCl纳米颗粒负载于BiMg2VO6基体上,制得Ag/AgCl/BiMg2VO6复合光催化剂。研究了Ag/AgCl/BiMg2VO6复合光催化剂在可见光下光催化降解酸性红G的性能,初步探索了其光催化机理。 以Bi(NO3)3-5H2O, Mg(NO3)2·6H2O和NH4VO3为原料合成了BiMg2VO6基体材料,再通过沉淀-光还原方法将Ag/AgCl纳米颗粒负载于BiMg2VO6基体上获得Ag/AgCl/BiMg2VO6复合光催化剂,并使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、X射线能量分散谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)等材料测试技术对所制备催化剂进行了表征。 以酸性红G(50mg/L)溶液模拟有机污染废水,评价了Ag/AgCl/BiMg2VO6样品的可见光光催化性能。在可见光(λ≥420nm)照射下,研究了染料溶液初始浓度、催化剂投加量、不同光还原时间等因素对催化剂的光催化效果的影响。研究结果表明,所合成的光催化剂对酸性红G溶液有较好的降解效果。 通过紫外-可见光谱扫描分析、对苯二甲酸荧光光谱分析和活性自由基抑制实验,探讨了制备的光催化剂对酸性红G溶液的降解机理。分析结果表明,酸性红G染料分子中的大部分偶氮结构和稠环结构在光催化作用下被破坏分解;羟基自由基在光催化反应过程中并没有起到主导作用,活性氧自由基和光生空穴才是促进有机污染物降解的主要活性自由基。在此基础上讨论了所制备的Ag/AgCl/BiMg2VO6复合光催化剂降解有机污染物的机理。


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