La(OH)3納米棒的可控制備、表面AgCl修飾及光催化凈化氣相NO的機(jī)理研究.pdf

1、大氣污染是當(dāng)前人類面臨的重大環(huán)境問題，環(huán)境大氣中低濃度NO作為主要的空氣污染物之一，引起了如光化學(xué)煙霧、酸雨和灰霾等大氣環(huán)境問題。傳統(tǒng)治理技術(shù)應(yīng)用于低濃度NO治理存在若干問題，如效率低、能耗高、產(chǎn)生二次污染等。本文研究新型La(OH)3基光催化劑，并將其應(yīng)用于NO的高效去除。通過(guò)低溫沉淀法和水熱法制備出La(OH)3納米棒光催化材料，實(shí)現(xiàn)了其微結(jié)構(gòu)的控制。為增加光催化劑對(duì)可見光的利用率，對(duì)La(OH)3其進(jìn)行表面修飾，制得Ag/AgCl

2、/La(OH)3三元異質(zhì)結(jié)。采用X射線衍射(XRD)，掃描電鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)，X射線光電子能譜(XPS)，紫外可見漫反射光譜(UV-vis DRS)，氮?dú)馕椒?BET-BJH)，光致發(fā)光光譜(PL)，電子自旋共振(ESR)和電子順磁共振(EPR)等對(duì)合成的催化劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和活性自由基捕獲，得到如下結(jié)論:
　　(1)沉淀法制備La(OH)3納米棒體系:以氨水和La(NO3)3·6H2O為前驅(qū)體，通過(guò)快速、溫和、可

3、控的低溫沉淀法合成La(OH)3納米棒。合成步驟簡(jiǎn)單且耗時(shí)短，在1.5 h內(nèi)完成。La(OH)3納米棒表現(xiàn)出較高的去除NO光催化活性，這歸因于低溫沉淀法制備的La(OH)3存在氧空缺和一維的納米結(jié)構(gòu)。氧空缺的作用是在導(dǎo)帶下方形成了新的雜質(zhì)能級(jí)，使得含有缺陷的La(OH)3的UV光吸收范圍擴(kuò)展;一維的納米棒結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)光生載流子的分離，從而促使活性提高。
　　(2)水熱法制備La(OH)3納米棒體系:以氨水和La(NO3)3·6H2

4、O為前驅(qū)體采用水熱法合成La(OH)3納米棒。發(fā)現(xiàn)水熱溫度對(duì)La(OH)3納米棒催化活性有較大影響。水熱溫度為180℃時(shí)得到的樣品(La-180)光催化活性最佳。ESR捕獲實(shí)驗(yàn)表明羥基自由基(·OH)是最主要的反應(yīng)物種。La-180中·OH的信號(hào)最強(qiáng)，因此活性最高。La-180產(chǎn)生更多·OH的原因是UV光吸收被延伸使其帶隙能減小。同時(shí)，La-180納米棒形貌均一無(wú)團(tuán)聚，從而使得表面電子-空穴對(duì)有效分離。
　　(3) Ag/AgCl

5、@La(OH)3異質(zhì)結(jié)體系:對(duì)水熱法制備的La(OH)3納米棒進(jìn)行AgCl異位復(fù)合，光照下部分Ag+被還原成Ag單質(zhì)，得到三元Ag/AgCl@La(OH)3異質(zhì)結(jié)。與Ag/AgCl和純La(OH)3納米棒相比，新型Ag/AgCl@La(OH)3表現(xiàn)出了顯著增強(qiáng)的可見光催化活性，這歸因于Ag納米顆粒引起的SPR效應(yīng)導(dǎo)致可見光吸收增強(qiáng)，以及Ag/AgCl和La(OH)3之間的相互作用導(dǎo)致電子-空穴對(duì)有效分離。評(píng)價(jià)了Ag/AgCl含量對(duì)La(