銀基可見光催化劑的制備、改性、性能及機理研究.pdf

1、近年來，可見光光催化技術由于具有反應條件溫和，能耗低，效率高等優(yōu)點，在環(huán)境污染治理領域具有良好的市場應用前景，受到了國內(nèi)外研究者的廣泛關注。催化劑是可見光光催化技術的核心，開發(fā)具有高量子效率、能充分利用可見光的高活性光催化劑是該領域的熱點課題。銀基半導體材料，作為一類新型窄帶隙光催化材料，具有較為優(yōu)異的可見光催化性能，近年來備受關注。然而，銀基光催化劑存在穩(wěn)定性不佳的問題，此外，大部分催化劑為粉末狀，難以從反應體系中回收，影響其實際應用

2、。
　　針對以上問題，本論文以開發(fā)更為高效、穩(wěn)定、可回收的可見光催化劑為目的，制備了AgFeO2、 Ag2CO3、 AgBr/Ag2CO3與Fe3O4/AgBr/Ag2CO3四種銀基可見光催化劑，探索了制備與改性條件對催化劑性能的影響與機制，研究了光催化反應過程中的電子、空穴轉(zhuǎn)移規(guī)律，探究了反應活性物質(zhì)，揭示了光催化反應機理。主要研究結論如下:
　　1、通過水熱法在160℃制備的新型銀基可見光催化劑AgFeO2具備可見光催化

3、活性，6h是最佳水熱時長。該樣品能夠在180min內(nèi)降解97％的10mg/L甲基橙，大的比表面積與較高的電子-空穴分離效率的綜合作用是該樣品較其他水熱時長制備的樣品具備更優(yōu)異的催化性能的主要原因?？昭ㄅc超氧自由基為AgFeO2光催化反應中的主要活性物質(zhì)，其中空穴直接氧化是污染物降解的最重要原因。
　　2、通過沉淀法制備的Ag2CO3具有很高的可見光反應活性。使用NaHCO3制備的Ag2CO3純度高，催化劑活性更高，30min內(nèi)能夠

4、降解了96.2％的20mg/L的甲基橙。Ag2CO3穩(wěn)定性不佳。溶解作用是引起Ag2CO3穩(wěn)定性不佳的主要原因，光腐蝕作用是次要原因?？昭ㄖ苯友趸茿g2CO3光催化反應體系中污染物降解的最主要原因，超氧自由基對污染物的降解為次要原因。
　　3、通過離子交換法制備的半導體復合光催化劑AgBr/Ag2CO3具有更高的反應活性與穩(wěn)定性。AgBr/Ag2CO3-60％活性最高，能夠在9min內(nèi)去除97.3％的甲基橙。AgBr/Ag2CO

5、3-60％的高活性歸因于其更好的光吸收能力與較大的異質(zhì)結接觸面積。AgBr/Ag2CO3穩(wěn)定性較好，主要歸功于反應過程中形成了的 Ag/AgBr/Ag2CO3體系及AgBr層顯著減少了Ag2CO3的溶出。污染物主要通過空穴直接氧化降解，超氧自由基也起到一定作用。AgBr/Ag2CO3的光催化反應可以分為兩個階段。一是光生電子與催化劑中的Ag+反應生成Ag單質(zhì)。二是電子在通過Ag單質(zhì)與O2反應生成超氧自由基。在兩個階段中都能產(chǎn)生空穴并降解

6、污染物，而超氧自由基只能在階段二產(chǎn)生。
　　4、原位沉淀離子交換法制備的Fe3O4/AgBr/Ag2CO3是一種高效、穩(wěn)定、可分離的可見光催化劑。樣品具備良好的磁回收性能，分散后添加外磁場15s內(nèi)可實現(xiàn)樣品與水的分離。Fe3O4/AgBr/Ag2CO3-5％樣的催化活性最高，能夠在6min內(nèi)降解95.6％的20mg/L的甲基橙。一定范圍內(nèi)Fe3O4復合能通過促進樣品電子-空穴分離與提供較大的比表面積增強反應活性。過量的Fe3O4會