過(guò)渡金屬表面修飾增強(qiáng)銀類(lèi)化合物可見(jiàn)光光催化性能研究.pdf

1、由于銀類(lèi)化合物可見(jiàn)光光催化材料的禁帶寬度大多較窄，而且在可見(jiàn)光照射下分解的銀存在貴金屬等離子體共振效應(yīng)，它們往往比傳統(tǒng)光催化材料 TiO2表現(xiàn)出波長(zhǎng)范圍更廣的光響應(yīng)以及更高的光催化性能。為了進(jìn)一步增強(qiáng)其光催化性能，需要對(duì)銀類(lèi)化合物可見(jiàn)光光催化材料進(jìn)行表面改性研究。近年來(lái)，過(guò)渡金屬表面修飾提高光催化性能的方法由于其操作簡(jiǎn)單及成本低廉的優(yōu)點(diǎn)而受到人們的關(guān)注。本論文以Cu(II)為通用電子助劑和以CoPi為空穴助劑來(lái)增強(qiáng)銀類(lèi)化合物光催化性能。

2、具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果為：
　　(1)采用浸漬法將 Cu(II)助催化劑負(fù)載于 AgCl表面，合成高效 Cu(II)/AgCl光催化材料。光催化降解甲基橙溶液的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Cu(NO3)2濃度達(dá)到0.05 mol?L-1時(shí)，所制備的 Cu(II)/AgCl的光催化降解速率常數(shù)為4.2×10-2 min-1，是AgCl(2.0×10-2 min-1)的2.1倍，且優(yōu)于貴金屬Pt(1 wt％)修飾AgCl的光催化性能，并在多次循環(huán)降解

3、后仍具有很好的穩(wěn)定性。同樣，Cu(II)/AgCl對(duì)苯酚的光催化降解速率常數(shù)為1.38×10-2 min-1，優(yōu)于AgCl(1.1×10-2 min-1)且性能具有穩(wěn)定性。Cu(II)/AgCl光催化性能提高的主要原因是：Cu(II)作電子助劑可捕獲光生電子，加速光生電子的轉(zhuǎn)移，加快AgCl表面的氧氣還原反應(yīng)，從而抑制光生電子與空穴的復(fù)合，提高光催化性能。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Cu(II)助劑表面修飾適用于其他銀類(lèi)化合物光催化材料，經(jīng)Cu(I

4、I)修飾后AgBr、AgI、Ag3PO4、Ag2CO3和Ag2O的降解速率常數(shù)分別為4.9×10-2、1.5×10-3、3.9×10-2、1.6×10-2和6.9×10-2 min-1，約是未修飾樣品的速率常數(shù)的1.3、2.0、1.4、2.0和2.1倍。因此，Cu(II)可以作為通用電子助劑提高銀類(lèi)化合物的光催化性能。
　　(2)采用光沉積法將CoPi助劑負(fù)載于Ag3PO4表面，合成CoPi/Ag3PO4光催化材料。光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

5、表明，CoPi占 Ag3PO4質(zhì)量百分比達(dá)到0.3 wt%時(shí)， CoPi/Ag3PO4的光催化降解速率最高，速率常數(shù)為9.2×10-2 min-1，是Ag3PO4(1.4×10-2 min-1)的6.6倍，且對(duì)苯酚的降解同樣比Ag3PO4更具有優(yōu)勢(shì)。結(jié)合 CoPi/Ag3PO4的表征和性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了 CoPi/Ag3PO4光催化機(jī)理。CoPi/Ag3PO4光催化性能提高的主要原因是光生空穴經(jīng)表面界面電荷轉(zhuǎn)移到CoPi助催化劑上，C

6、oPi作為空穴助劑加快了光生空穴的轉(zhuǎn)移，加強(qiáng) Ag3PO4表面的氧化反應(yīng)程度，促進(jìn)光生電子與空穴的分離，提高了光催化性能?；谇捌趯?shí)驗(yàn)，提出Cu(II)作電子助劑和CoPi作空穴助劑共修飾來(lái)提高Ag3PO4光催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Cu(NO3)2濃度達(dá)到0.05 mol?L-1，CoPi百分比含量占Ag3PO4達(dá)0.3 wt%時(shí)，CoPi/Cu(II)/Ag3PO4對(duì)MO溶液的光催化降解速率常數(shù)為1.6×10-1 min-1，是分別