Pr2InNdO7、MoO3-TiO2和Bi2S3-BiOBr光催化劑的制備、表征及性能.pdf

1、人類對資源過度的開發(fā)和利用，極大的破壞了人類的生存環(huán)境，因此，環(huán)境問題已經(jīng)成為了全球世界各國關(guān)注的一個主要問題。近年來，光催化技術(shù)作為一種“綠色”技術(shù)，環(huán)境污染可以用光催化技術(shù)進(jìn)行處理，光催化技術(shù)有著非常廣闊的應(yīng)用價值，正是因?yàn)楣獯呋夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)，其受到了廣大科研工作者的極大的關(guān)注，而且光催化技術(shù)逐漸成為了科研工作者研究的熱點(diǎn)之一。到目前為止，TiO2、 ZnO、WO3等金屬氧化物，這些光催化材料已經(jīng)被開發(fā)出來并且得到了應(yīng)用。一般說來，T

2、iO2、 ZnO、WO3等光催化材料有著價格低、穩(wěn)定性較好、紫外光照射下光催化降解的效率較高等優(yōu)點(diǎn)。然而，光源中僅有紫外光是這些光催化材料能夠利用的，它們轉(zhuǎn)換太陽能的效率非常低，光生電子-空穴對的復(fù)合幾率對它們來說也非常高。正是這些缺點(diǎn)的存在，嚴(yán)重的限制了它們的光催化效率的進(jìn)一步提高。所以，采用合適的方法對光催化材料進(jìn)行改性處理，并將光催化材料的光響應(yīng)范圍擴(kuò)展到可見光區(qū)，這是目前納米光催化材料的主要的研究方向。
　　本工作中，我們

3、分別采用了固相反應(yīng)法，浸漬-焙燒法和水熱法合成了Pr2InNdO7，MoO3/TiO2和Bi2S3/BiOBr光催化劑，通過各種現(xiàn)代化手段對其進(jìn)行了表征，研究了Pr2InNdO7，MoO3/TiO2和Bi2S3/BiOBr光催化劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和光催化性能之間的關(guān)系。本論文的具體內(nèi)容主要分為以下幾個部分:
　　第一，采用了固相反應(yīng)法在873 K合成Pr2InNdO7光催化劑，通過X射線衍射(XRD)、紫外-可見漫反射(UV-Vis D

4、RS)、比表面積(BET)和光致發(fā)光(PL)測試手段對其進(jìn)行了表征。以亞甲基藍(lán)(MB)作為光催化反應(yīng)的模型化合物，對Pr2InNdO7在紫外和可見光照射下的光催化劑活性進(jìn)行了評價。結(jié)果表明:Pr/In/Nd的質(zhì)量比率對Pr2InNdO7光催化劑的光催化活性有重要的影響，當(dāng)Pr/In/Nd的質(zhì)量比率為1∶4∶1時，Pr2InNdO7光催化劑的紫外和可見光活性分別達(dá)到了最大值，而且它的光催化活性明顯高于純In2O3。這顯著提高的光催化活性主

5、要?dú)w功于適量的Nd2O5、Pr2O3與In2O3復(fù)合增加了Pr2InNdO7的比表面積，改善了光生電子-空穴對的分離效率以及提高了其在200-800 nm區(qū)域的光吸收強(qiáng)度。
　　第二，以鉬酸銨水溶液和商業(yè)銳鈦礦TiO2作為前驅(qū)體，采用浸漬-焙燒的方法制備了MoO3與TiO2不同質(zhì)量比率的MoO3/TiO2復(fù)合光催化劑。采用X射線衍射、紫外-可見漫反射和高分辨透射電鏡對其進(jìn)行了表征。對MoO3/TiO2復(fù)合光催化劑的紫外產(chǎn)氫活性進(jìn)行

6、了評價，并且以甲基橙(MO)為光催化反應(yīng)的模型化合物，評價了它的紫外光催化活性。通過加入各種自由基清除劑研究了甲基橙在光催化反應(yīng)過程中的活性物種。結(jié)果表明:與純的TiO2和MoO3相比，20％ MoO3/TiO2光催化劑在400-700 nm區(qū)域吸收帶邊向長波方向移動并且具有更強(qiáng)的光吸收性能。在所有的MoO3/TiO2樣品中，20％MoO3/TiO2光催化劑具有最高的紫外光光催化活性。h+，·OH， H2O2和·O2-，特別是h+，共同

7、支配了甲基橙的光催化降解過程。
　　第三，采用水熱法在433 K下制備了不同Bi2S3含量摻雜Bi2S3/BiOBr納米催化劑，通過一系列的測試手段對其進(jìn)行了表征，在紫外和可見光的照射下，用催化降解甲基橙的實(shí)驗(yàn)評價了其活性。結(jié)果表明，與純的BiOBr和Bi2S3相比，Bi2S3/BiOBr樣品的活性大大增加了，這改善的光催化活性主要?dú)w因于在BiOBr和Bi2S3異質(zhì)結(jié)表面光生電子和空穴的有效轉(zhuǎn)移，減少了電子-空穴對的復(fù)合。討論了B