AgNbO3系列光催化材料的制備及其性能研究.pdf

1、全球范圍內(nèi)環(huán)境污染的日益嚴(yán)重,能源消耗的日益加劇,人們開始尋找新的可再生能源以解決能源問題,減輕環(huán)境污染。太陽能作為取之不盡的潔凈能源,它的開發(fā)是解決問題的關(guān)鍵。半導(dǎo)體光催化技術(shù)是利用太陽光照射半導(dǎo)體,使其降解有機(jī)污染物或者分解水制氫的一項(xiàng)新技術(shù)。由于該技術(shù)是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,所以半導(dǎo)體光催化技術(shù)有望成為解決環(huán)境和能源問題的一條有效途徑。上世紀(jì)七十年代,A. Fujishima和K. Honda報(bào)道了N型半導(dǎo)體TiO2電極上發(fā)現(xiàn)了水

2、的光電催化分解作用。以此為契機(jī),開始了多項(xiàng)催化研究的新紀(jì)元。TiO2作為目前應(yīng)用最廣泛的納米光催化材料,具有成本低、氧化能力強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但是,由于其帶隙較寬,不能有效利用太陽光。因此,開發(fā)利用新型半導(dǎo)體光催化材料一直是眾多科研工作者的研究課題。鈣鈦礦型復(fù)合氧化物是一種新型無機(jī)非金屬材料,它們具有獨(dú)特物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。AgNbO3具有典型鈣鈦礦結(jié)構(gòu),由于其Ag的4d軌道的特殊性質(zhì)而引起了眾多學(xué)者的研究。它在超導(dǎo)體

3、、電極材料、電磁材料、催化劑等領(lǐng)域具有廣泛的用途。AgNbO3在可見光照射下可分解水產(chǎn)氧已經(jīng)被報(bào)道,接著人們展開了對(duì)AgNbO3的研究。李國強(qiáng)等人研究了鈮酸銀表面的光電特性,Igor Levin探索過鈮酸銀在漫反射響應(yīng)下的結(jié)構(gòu)變化。近年來人們也展開了對(duì)提高AgNbO3基體光催化劑活性的研究:金屬摻雜的AgNbO3基復(fù)合材料表現(xiàn)出較高的光催化活性。另外,以AgNbO3為基體的固溶體也表現(xiàn)出了比本體AgNbO3更高的光催化活性。
　　

4、本文以鈮酸銀作為研究對(duì)象,制備了鈮酸銀粉體和薄膜,并研究了它們的光電性質(zhì)及光催化性能。主要工作如下:
　　1.利用PLD技術(shù)在FTO上沉積AgNbO3、NaNbO3/AgNbO310、NaNbO3/AgNbO330、NaNbO3/AgNbO350雙層薄膜。通過X射線衍射、紫外-可見吸收光譜等對(duì)所制備的樣品的物相組成和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,采用三電極電化學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)研究其電化學(xué)性質(zhì)。研究結(jié)果表明,鈮酸鈉減小了光生電子空穴的復(fù)合,延長

5、了光生電子空穴的壽命,增加了光生電子和光生空穴參與氧化還原的幾率。
　　2.利用脈沖激光沉積法制備了AgNbO3和AgNbO3-Ag2Nb4O11薄膜,研究了它們的光電化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明,混合相鈮酸銀薄膜AN01在低偏壓區(qū)有較大的光電流密度,這能夠使其構(gòu)建更有效的光電化學(xué)二極管單元,提高太陽能轉(zhuǎn)換效率。另外,AN01薄膜電極的最大光電流和穩(wěn)態(tài)光電流的比值 RIp/Is小于 AN薄膜電極的值,說明混相薄膜AN01具有較低的表面電子空