貴金屬-半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑的制備及光催化性能研究.pdf

1、隨著能源短缺和環(huán)境污染加劇，利用光催化技術(shù)解決能源與環(huán)境問題受到大家的廣泛關(guān)注。貴金屬/半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑能改性單一的光催化劑存在的量子產(chǎn)率偏低、對可見光利用效率低，電子空穴對易復(fù)合、易失活等問題。然而制備貴金屬/半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑也存在許多問題。本文針對Ag容易發(fā)生團(tuán)聚和連續(xù)成核；單純的負(fù)載在半導(dǎo)體表面使得貴金屬容易流失，重復(fù)性和穩(wěn)定性較差，同時容易發(fā)生光腐蝕現(xiàn)象等問題，進(jìn)行了探討研究。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）Ag/ZnO

2、陣列復(fù)合光催化劑：采用粘度適中帶還原性能的乙二醇作溶劑制備Ag納米粒子。結(jié)果表明乙二醇能有效的避免Ag的團(tuán)聚和連續(xù)成核。改變AgNO3濃度可得到不同Ag負(fù)載量的ZnO陣列，而不影響Ag的顆粒大小。Ag的負(fù)載大大提高了ZnO陣列對可見光的吸收。實(shí)驗(yàn)表明，AgNO3濃度為5mmol/L，制備的Ag/ZnO陣列復(fù)合光催化劑中Ag的負(fù)載量為0.8％，其光電流達(dá)到最大，是純ZnO陣列的2.5倍。在紫外可見光下降解羅丹明B，其光催化效果最好，是純Z

3、nO陣列的2倍多。對活性物種研究表明，降解的最主要的活性物種為羥基自由基。
　?。?）Au摻雜BiOBr復(fù)合光催化劑：通過在納米金、Bi源、Br源混合水溶液中水熱法合成Au摻雜的BiOBr光催化劑。通過改變Au溶液濃度調(diào)控Au的摻雜量。實(shí)驗(yàn)表明，隨著Au的摻雜量不斷增加，Au/BiOBr在可見光區(qū)的吸收越來越強(qiáng)，光電流響應(yīng)先增強(qiáng)后降低，在Au摻雜2.5wt%時光電流響應(yīng)最大，其可見光下光催化降解RhB效率達(dá)到最大，10min內(nèi)就能

4、完全降解RhB，而純BiOBr需要降解30min。對其反應(yīng)活性物種進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)其降解的主要活性物種為空穴。
　?。?）核殼結(jié)構(gòu)Au@TiO2復(fù)合光催化劑：采用簡單的丙酮浴法合成了核殼結(jié)構(gòu)的Au@TiO2復(fù)合光催化劑。實(shí)驗(yàn)表明：煅燒溫度為750 ℃，制備的樣品為Au@TiO2金紅石和銳鈦礦混相。隨著包覆Au的量不斷增多，Au@TiO2在可見光區(qū)的吸收越強(qiáng)，在紫外可見光下，光電流響應(yīng)先增強(qiáng)后降低，在1.0wt%光電流響應(yīng)強(qiáng)度最大，為純

5、TiO2的5倍。然而在紫外可見光下，核殼結(jié)構(gòu)Au@TiO2降解對硝基苯酚的效果相比純TiO2并沒有明顯提高，其降解的主要活性物種為超氧自由基(·O2-)和羥基自由基(·OH)。核殼結(jié)構(gòu)1.0wt%Au@TiO2產(chǎn)氫速率是純TiO2的10倍，說明制備的核殼結(jié)構(gòu)Au@TiO2在紫外可見光下不利于降解對硝基苯酚，而利于產(chǎn)氫。
　?。?）Pt/SnXTi1-XO2復(fù)合光催化劑：通過利用溶膠凝膠法合成了SnXTi1-XO2催化劑，鍍鉑后應(yīng)用