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文檔簡介
1、近年來,銀系光催化劑因其高的可見光催化活性,因而在光催化降解有機(jī)污染物方面引起了人們的廣泛關(guān)注。然而,銀系催化劑較小的比表面積,使其對低濃度污染物的富集作用較弱,從而導(dǎo)致其光催化效率較低,限制了其在實(shí)際中的進(jìn)一步應(yīng)用。人們研究發(fā)現(xiàn),銀系催化劑與粘土復(fù)合后,利用銀系催化劑較大的可見光響應(yīng)范圍提高復(fù)合催化劑的太陽光利用率,以及粘土的結(jié)構(gòu)特性增大復(fù)合催化劑與污染物的接觸面積,能夠達(dá)到提高復(fù)合光催化劑催化活性的目的。本課題以來源廣、成本低廉的蒙
2、脫石為載體,研究了銀系催化劑硅酸銀(Ag6Si2O7)/與蒙脫石的復(fù)合制備、基本物理化學(xué)特征及其光催化降解水溶液中酸性紅 G(ARG)和常見室內(nèi)空氣污染物甲醛的性能和機(jī)理,具體研究內(nèi)容如下:
以 AgNO3、NaSiO3·9H2O和蒙脫石為原料,通過簡單的原位離子沉淀法合成了Ag6Si2O7和Ag6Si2O7/蒙脫石復(fù)合光催化劑。采用多種測試手段對所制備催化劑的結(jié)構(gòu)、組成、形貌特征、表面特征以及光吸收性能等進(jìn)行了研究。XRD分
3、析結(jié)果表明,成功地合成了Ag6Si2O7/蒙脫石復(fù)合光催化劑,且Ag6Si2O7部分附著在蒙脫石表面,另一部分進(jìn)入到蒙脫石的層間;UV-Vis DRS分析結(jié)果顯示,Ag6Si2O7/蒙脫石復(fù)合光催化劑的吸收邊隨著Ag6Si2O7含量增加不斷紅移,證明其在可見光區(qū)域有較好的光吸收能力;TG-DSC分析結(jié)果表明,復(fù)合光催化劑具有良好的熱穩(wěn)定性。
在可見光照射下,通過一系列光催化降解實(shí)驗(yàn),研究了復(fù)合光催化劑對水溶液中ARG和常見室內(nèi)
4、空氣污染物甲醛的可見光催化降解性能。結(jié)果表明,與單純的蒙脫石和 Ag6Si2O7相比,復(fù)合催化劑的可見光催化性能得到了明顯的提高??梢姽庹?0 min,復(fù)合光催化劑對水溶液中ARG的降解率即可達(dá)到90%。對常見室內(nèi)空氣污染物甲醛的降解實(shí)驗(yàn)表明,在可見光照射下,復(fù)合光催化劑能在270 min內(nèi)將約60%的甲醛氣體完全礦化為CO2,證明復(fù)合光催化劑對氣體污染物也有一定的催化降解效果。對復(fù)合光催化劑催化降解水溶液中ARG的動(dòng)力學(xué)研究證明,其光
5、催化降解過程遵循一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)?;诠獯呋到鈱?shí)驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合化學(xué)熒光分析法和自由基捕獲實(shí)驗(yàn),研究了 Ag6Si2O7/蒙脫石復(fù)合催化劑可見光催化降解水溶液中ARG的機(jī)理。結(jié)果表明,光催化降解過程中的主要活性基團(tuán)是超氧根自由基和空穴;半導(dǎo)體光催化劑 Ag6Si2O7與蒙脫石的復(fù)合加快了電子的轉(zhuǎn)移,抑制了光生電子空穴對的復(fù)合,從而增強(qiáng)了其可見光催化活性。
相對于單純的銀系光催化劑,Ag6Si2O7/蒙脫石復(fù)合光催化劑具有成本低廉、
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