氮化硼負載銀基復合材料的制備及其光催化性能的研究.pdf

1、光催化技術作為一種利用太陽能、無二次污染、能有效的分解有機污染物和分解水制氫的新型綠色技術，能夠有效地解決日益加劇的能源短缺和環(huán)境污染問題。傳統(tǒng)的半導體光催化劑(TiO2、ZnO)，由于禁帶寬度較大，其光響應區(qū)域只在紫外光區(qū)，因此光量子和太陽光的利用率較低，限制了光催化技術的發(fā)展與應用。因此，開發(fā)具有可見光響應的高催化活性的新型半導體光催化劑已成為光催化領域的研究重點。銀基半導體光催化劑的帶隙較窄，其具有很強的可見光響應和光催化活性。然

2、而，銀基半導體光催化劑的光生電子空穴對復合率較高，導致光生載流子的利用率不高，而且具有極強的光腐蝕性，化學穩(wěn)定性差。因此需要通過對其形貌調(diào)控以及與其它物質(zhì)進行復合來提高銀基光催化材料的光催化活性以及穩(wěn)定性。類石墨烯六方氮化硼(h-BN)納米片具有較大的比表面積，同時其納米片為少層，是一種良好的催化劑載體，通過其與銀基光催化劑的復合，有望促進復合材料光生電子空穴對的分離，從而提高其可見光下光催化降解有機污染物的活性和穩(wěn)定性，拓展低成本高比

3、表面積的h-BN與銀基復合光催化材料在光催化領域的實際應用和發(fā)展。本論文主要研究結果如下：
　　1.以尿素和硼酸為原料，通過高溫煅燒制備出類石墨烯h-BN納米片，然后采用簡單的沉淀法一步合成出新型可見光響應的h-BN/Ag2CO3復合光催化劑。通過SEM、TEM、XRD、FT-IR、UV-vis DRS、PL等表征手段對光催化劑的形貌、結構、組分、光學性能等進行分析。以羅丹明B為環(huán)境污染物，可見光光催化降解的實驗表明，h-BN的引

4、入，不僅明顯提高了h-BN/Ag2CO3復合光催化劑的催化活性，同時抑制了銀的還原，提高了材料的穩(wěn)定性。表明h-BN的引入促進了復合光催化劑光生電子空穴對的有效分離。結合光催化降解實驗結果及自由基的捕獲實驗，探討了h-BN/Ag2CO3復合光催化劑光催化降解羅丹明B的可能機理，為h-BN復合銀基半導體光催化材料的制備與應用提供實驗數(shù)據(jù)和理論指導。
　　2.以類石墨烯h-BN納米片為載體，通過沉淀法合成出不同比例的可見光響應的h-B

5、N/Ag3VO4復合光催化劑。當h-BN的含量為3wt％時，復合材料的光催化活性最高，其光催化降解羅丹明B的活性是單純的Ag3VO4的3.19倍。自由基捕獲實驗表明，復合材料光催化降解羅丹明B的主要活性物種是超氧自由基(?O2-)和空穴(h+)，熒光光譜分析和瞬態(tài)光電流結果表明，復合催化劑的電子空穴復合率遠低于單純的Ag3VO4催化劑，表明類石墨烯h-BN與Ag3VO4的復合增加了光生載流電荷的利用率，有利于產(chǎn)生更多的活性物種，從而提高

6、了催化劑的光催化活性和穩(wěn)定性。
　　3.以類石墨烯h-BN納米片為載體，通過水溶性鹽晶體模板法和離子交換法制備出AgI/AgBr/h-BN三元復合光催化材料。通過對羅丹明B和甲基橙降解的實驗得出，三元AgI/AgBr/h-BN復合光催化劑具有優(yōu)越的光催化活性和穩(wěn)定性。其原因在于AgBr立方塊與AgI界面的形成及耦合h-BN，AgI/AgBr/h-BN復合光催化劑能夠有效抑制光生電子空穴對的復合，提高光生載流電荷的利用率，從而增強了