A-M-SrSO4(A=TiO2,Bi2WO6M=Ag,Pt)雙異質(zhì)結(jié)納米材料的合成及光催化性質(zhì)研究.pdf

1、隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，人們的生活也有著日新月異的變化，科學(xué)和技術(shù)給人們帶來了方便的同時(shí)，也帶來了環(huán)境污染和許多潛藏的危機(jī)，目前，能源危機(jī)以及環(huán)境污染已經(jīng)成為制約人類社會(huì)發(fā)展的兩大難題。二氧化鈦因其具有較好的穩(wěn)定性和優(yōu)異的光催化活性，引起人們極大的研究興趣。但是由于光催化材料的量子轉(zhuǎn)化效率低，光響應(yīng)范圍窄，太陽能利用率低，成為制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。為了提高納米材料的光催化活性,人們在減小帶隙和抑制光生電子空穴對(duì)的復(fù)合方面進(jìn)行了大量的工作，

2、包括離子摻雜金屬或非金屬和貴金屬的沉積。納米材料復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)后會(huì)具有很多特異的性能，異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于電子器件、電極材料、超級(jí)電容器、熱電材料、光催化材料等方面。特別是，在光降解污染物，以及光分解水制氫方面，異質(zhì)結(jié)也有著較廣泛的應(yīng)用。為了提高光降催化活性，本文研究了幾種雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，并與對(duì)應(yīng)的單異質(zhì)結(jié)構(gòu)的材料進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)在光降解污染物以及分解水制氫方面有著很好的應(yīng)用前景。本論文針對(duì)幾種雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料的合成及性

3、質(zhì)進(jìn)行研究，主要工作如下：
　　1）采用復(fù)合堿媒介法合成了和光照還原法合成了TiO2/Ag/SrSO4雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料。研究了不同負(fù)載量的銀的TiO2/Ag/SrSO4雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)光降解亞甲基藍(lán)水溶液以及該雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化降解NO氣體的能力。找出降解效果最佳的條件，并通過理論計(jì)算和相關(guān)實(shí)驗(yàn)，推到其可能的光降解的原理。降解過程中，TiO2/Ag/SrSO4雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料中二氧化鈦納米顆粒主要作用是捕獲光子，產(chǎn)生光生電子空穴對(duì)，銀

4、納米顆粒的主要作用是作為電子阱收集電子，而硫酸鍶的主要作用是幫助構(gòu)造電子傳輸路徑，到達(dá)光生電子的定向輸運(yùn)。另外，SrSO4具有很好的離子吸附性能，有助于產(chǎn)生活性官能團(tuán)。持續(xù)的光照射會(huì)使得銀納米顆粒表面積累電子，增強(qiáng)等離子體局域表面共振效應(yīng)，使得電子能夠轉(zhuǎn)移到硫酸鍶上，光生電子的流動(dòng)可以通過如下路徑，ECB(TiO2)→Ef(Ag)→ECB(SrSO4)，最終，光生電子在硫酸鍶表面上，二氧化鈦的價(jià)帶殘留空穴，起到分離光生電子空穴對(duì)的作用。

5、
　　2）利用水熱法和光化學(xué)還原反應(yīng)制備了SrSO4/Ag/Bi2WO6雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料。并對(duì)SrSO4/Ag/Bi2WO6光催化降解亞甲基藍(lán)進(jìn)行了研究，獲得了比Ag/Bi2WO6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料更優(yōu)的光催化活性。分析了SrSO4/Ag/Bi2WO6雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料的光催化機(jī)理，在光催化反應(yīng)過程中，鎢酸鉍提供光生電子空穴對(duì)，Ag納米顆粒作為電子傳輸介質(zhì)和作為電子阱，硫酸鍶因其負(fù)電性起著提高附近官能團(tuán)和有機(jī)污染物分子濃度的作用。

6、
　　3）采用復(fù)合堿媒介法合成了和光照還原法合成了TiO2/Pt/SrSO4雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料。研究了TiO2/M/SrSO4(M=Ag,Pt)納米材料光分解水制氫的性能。TiO2/M/SrSO4(M=Ag,Pt)雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料都具有很好的光催化分解水制氫的能力，特別是TiO2/Pt/SrSO4雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料，在300 W氙燈照射下，20％的甲醇水溶液環(huán)境中，該材料有著高達(dá)約為2100μmol/h/g的制氫率，并且具有良好