基于含銦層狀雙金屬氫氧化物的光催化材料制備及其催化性能.pdf

1、構(gòu)筑新型可見光響應(yīng)的光催化劑是太陽能轉(zhuǎn)換和環(huán)境凈化領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。近年研究表明，復(fù)合光催化劑比純TiO2和ZnO顯示出更好的應(yīng)用前景。本論文通過調(diào)控能帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成出兩種新型可見光響應(yīng)的復(fù)合光催化劑。采用共沉淀法將提升價(jià)帶和降低導(dǎo)帶位置的Ni、In元素同時(shí)引入到層狀雙金屬氫氧化物(LDH)材料中，制備得到三元復(fù)合納米光催化材料NiZnIn-LDHs;采用Zn-In-Fe-LDHs前體焙燒法將寬帶隙的ZnO與窄帶隙ZnFe2O4和In2O

2、3三種半導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合，構(gòu)建的三元納米異質(zhì)結(jié)光催化劑體系。采用XRD、SEM、TEM、氮?dú)獾葴匚摳角€、XPS、UV-vis DRS、PL和EPR等手段對鎳鋅銦和鋅銦鐵三元復(fù)合材料進(jìn)行表征。
　　NiZnIn-LDHs三元復(fù)合體系的表征結(jié)果表明，該體系是由NiZnIn-LDHs和少量的In(OH)3構(gòu)成的;Ni2+和In3+的引入使此三元復(fù)合材料在可見光區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰;Ni2+、Zn2+和In3+三種離子同時(shí)存在促進(jìn)了電荷分離。N

3、i/Zn/In為2/1/1的三元NiZnIn-LDHs由于具有合適的帶隙值、較快的電荷遷移、較大的比表面積，對可見光下孔雀石綠降解的催化活性最佳。水滑石材料表面存在豐富的羥基基團(tuán)，可以捕獲光生空穴，從而降低電子-空穴對復(fù)合幾率，而結(jié)構(gòu)中存在的M-O-M雙金屬氧橋，也能夠加速光生電荷的遷移，因此有效提高了光催化性能。
　　ZnFe2O4/In2O3/ZnO三元半導(dǎo)體耦合體系的表征結(jié)果表明，由于ZnFe2O4和In2O3的存在，使該體

4、系對可見光具有較強(qiáng)的吸收，熒光發(fā)射強(qiáng)度也最低。當(dāng)三者形成異質(zhì)結(jié)時(shí)，由于三元復(fù)合物導(dǎo)帶位置的界面電位梯度，光生電子易由ZnFe2O4的導(dǎo)帶遷移至In2O3的導(dǎo)帶再至ZnO的導(dǎo)帶，促進(jìn)了電荷分離。以亞甲基藍(lán)的可見光降解評價(jià)其性能，結(jié)果表明Zn/In/Fe為3/0.3/0.7的三元ZnF e2O4/In2O3/ZnO納米異質(zhì)結(jié)催化劑在提高可見光響應(yīng)的同時(shí)，減少光生電荷復(fù)合機(jī)會，因而具有優(yōu)異的光催化性能。
　　上述兩種不同類型的催化劑均表