磷酸銀系列復(fù)合光催化材料的合成及其性能研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，環(huán)境污染問題愈發(fā)嚴(yán)重，已經(jīng)影響和威脅到人類的生存和發(fā)展。半導(dǎo)體光催化劑是一種利用太陽光催化氧化環(huán)境污染物的材料，由于其高效、環(huán)保的特點(diǎn)，近年來備受關(guān)注。目前，傳統(tǒng)的TiO2光催化劑在光催化領(lǐng)域被廣泛的研究和利用。但是，TiO2光催化劑的光響應(yīng)范圍主要分布在紫外光區(qū)，不能充分利用太陽光。因此，研究開發(fā)新型、高效、可見光響應(yīng)的光催化材料成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本論文圍繞新型可見光響應(yīng)型光催化材料Ag3PO4，制備出AgI

2、/Ag3PO4、 CNT（碳納米管）/Ag3PO4和GO（氧化石墨烯）/Ag3PO4三種復(fù)合型可見光響應(yīng)光催化劑，有效提升單體Ag3PO4的光催化活性和穩(wěn)定性，并探討其結(jié)構(gòu)、光催化活性、構(gòu)效關(guān)系以及光催化反應(yīng)機(jī)理。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.采用離子交換法制備出AgI/Ag3PO4光催化材料，運(yùn)用XRD、SEM-EDS、TEM、XPS、DRS、PL等表征手段對材料進(jìn)行測試分析。表征分析說明，AgI和Ag3PO4之間成功地形

3、成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。DRS分析表明，在可見光區(qū)，AgI/Ag3PO4復(fù)合光催化材料比單體Ag3PO4有更佳的光吸收性能。在可見光作用下降解羅丹明B的實驗表明該材料的活性明顯高于單體Ag3PO4。AgI的負(fù)載量存在最佳點(diǎn)，當(dāng)AgI含量為2Oat％時，復(fù)合催化劑顯示出最佳的光催化活性，6min內(nèi)的降解率可90％以上。通過動力學(xué)數(shù)據(jù)說明，AgI/Ag3PO4(20 at％)的反應(yīng)速率和單體Ag3PO4相比快11倍左右。根據(jù)對光催化反應(yīng)機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)

4、，空穴氧化在光催化反應(yīng)中起主導(dǎo)作用。
　　2.通過一步法成功制備出CNT/Ag3PO4復(fù)合可見光催化劑。采用XRD、SEM、TEM、XPS、FT-IR、Raman、DRS、PL、光電流等測試手段對CNT/Ag3PO4催化劑的結(jié)構(gòu)，形貌和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。表征分析說明，所合成光催化劑即為CNT/Ag3PO4。光電流和PL分析表明CNT的引入能夠有效地提高Ag3PO4基體材料的光生電子和空穴的分離效率。在可見光照射下，該光催化劑降解

5、羅丹明B比單體Ag3PO4具有更高的活性，當(dāng)CNT含量為0.1 wt％時，復(fù)合催化劑顯示出最佳的光催化活性，12 min后的降解率可達(dá)90％以上。動力學(xué)數(shù)據(jù)表明，CNT/Ag3PO4(0.1 wt％)的反應(yīng)速率比單體Ag3PO4快約2.5倍。根據(jù)光催化反應(yīng)機(jī)理分析說明，低含量的CNT的引入有利于光生電子的轉(zhuǎn)移，促進(jìn)復(fù)合催化劑活性的提高。
　　3.通過一步法成功制備出GO/Ag3PO4復(fù)合可見光催化劑。利用XRD、XPS、SEM、F

6、T-IR、DRS等表征手段對GO/Ag3PO4催化劑進(jìn)行了分析。FT-IR和SEM分析說明，Ag3PO4納米顆?？梢跃鶆虻胤稚⒂贕O表面，二者表面充分接觸。DRS分析表明，GO/Ag3PO4光吸收邊緣相較于單體Ag3PO4有明顯紅移。在可見光作用下GO/Ag3PO4材料降解羅丹明B的實驗表明該光催化劑的活性明顯高于單體Ag3PO4。GO的負(fù)載量存在最佳點(diǎn)，當(dāng)GO含量為6wt％時，復(fù)合催化劑顯示出最佳的光催化活性，12 min后的降解率可