碳酸銀修飾的二氧化鈦基復(fù)合材料的制備及可見光催化性能研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染狀況也隨之加劇，大氣污染和水體污染是人類面臨的急需解決的問題。TiO2因具備較高的催化活性、較好的化學(xué)穩(wěn)定性、沒有毒害、來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)而吸引眾多研究者的目光，并被廣泛應(yīng)用于各種污染物的光催化氧化降解中。但是，由于TiO2只能利用太陽(yáng)光中的紫外光，生成的光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合率較高，極大的限制了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。為更充分的利用太陽(yáng)光，研發(fā)新的窄禁帶半導(dǎo)體可見光催化劑勢(shì)在必行。最近研究表明Ag2CO3

2、具有可見光催化活性，但是其本身存在光腐蝕現(xiàn)象，造成失活。利用碳酸銀和TiO2的相關(guān)性質(zhì)合成新的可見光催化劑既能利用碳酸銀的特性，又能很好的提高太陽(yáng)光譜中的可見光利用率。
　　本文采用簡(jiǎn)單的化學(xué)沉積法和光致還原法，制備了P25-Ag2CO3，Ag2CO3-TiO2-x、Ag@Ag2CO3-TiO2-x三個(gè)系列9種光催化劑;使用紫外-可見漫反射光譜、X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電鏡、X射線光電子能譜和電子自旋共振等對(duì)其進(jìn)行了表征;

3、通過一定條件下光催化氧化丙烯的實(shí)驗(yàn)來(lái)考察它們的光催化活性;探討了碳酸銀的晶體結(jié)構(gòu)等因素和TiO2的形態(tài)對(duì)光催化活性的影響;得到了有一定價(jià)值的結(jié)果，主要內(nèi)容如下:
　　(1)制備了具有單斜晶系的碳酸銀，它在可見光下對(duì)丙烯有相當(dāng)高的光催化活性，在開始的30min內(nèi)對(duì)丙烯的催化活性可高達(dá)70％，但是隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，光催化活性逐漸降低直至幾乎消失。討論了在幾個(gè)光催化循環(huán)里碳酸銀的催化活性的變化情況，并推測(cè)了在可見光下碳酸銀發(fā)生光腐蝕而

4、造成的可能的失活機(jī)理。沉積法合成的P25-Ag2CO3也有一定的光催化活性，且相比于Ag2CO3，光催化穩(wěn)定性和壽命均有所改善。
　　(2)以鈦酸納米管(titanicnanotubeacid，記為NTA)為原料，先通過不同溫度焙燒制得一系列含有不同濃度氧空位的TiO2-x;再利用化學(xué)沉淀的方法在TiO2-x系列催化劑表面沉積精細(xì)納米粒子Ag2CO3，制得三種Ag2CO3-TiO2-x催化劑。光催化活性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)與催化劑表征結(jié)果表明

5、，此系列催化劑的光催化活性與NTA的處理溫度，催化劑的結(jié)晶度、晶粒尺寸及其可見光區(qū)吸收能力是密不可分的。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這三種催化劑的活性順序?yàn)?Ag2CO3-TiO2-x(600)＞Ag2CO3-TiO2-x(450)＞Ag2CO3-TiO2-x(300);樣品Ag2CO3-TiO2-x(600)的催化活性最高。另外還對(duì)Ag2CO3-TiO2-x(600)進(jìn)行了可見光催化氧化丙烯的動(dòng)力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)丙烯在低濃度時(shí)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)。
　　(3

6、)在合成的Ag2CO3和Ag2CO3-TiO2-x(300、450、600)的基礎(chǔ)上進(jìn)行紫外光致還原得到Ag@Ag2CO3-TiO2-x系列的4種催化劑，進(jìn)行上述表征，發(fā)現(xiàn)Ag@Ag2CO3-TiO2-x(600)的晶型最好，有單質(zhì)銀生成。光催化活性研究表明催化效果依然是600度處理后的NTA合成的樣品Ag@Ag2CO3-TiO2-x(600)催化活性最高。并考察了冷卻循環(huán)水在Ag@Ag2CO3-TiO2-x系列催化劑中對(duì)催化活性的影響