溴化銀基納米復合材料的可控制備及其光催化性能研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染是目前阻礙人類社會可持續(xù)發(fā)展的兩大難題，尋找可替代的綠色新能源是解決問題的關(guān)鍵。半導體光催化氧化技術(shù)作為一種新型的環(huán)境污染治理技術(shù)，能有效利用太陽能去除有機污染物，因而備受人們的青睞。傳統(tǒng)的半導體光催化材料因其可見光利用率低、原料毒性大、合成成本高、光穩(wěn)定性差等缺點制約了其在光催化領域的進一步發(fā)展。因此如何采用科學調(diào)控手段制備高可見光響應的新型功能復合材料，是目前材料、光催化和環(huán)境領域研究工作者面臨的機遇和挑戰(zhàn)。自20

2、10年葉金花課題組發(fā)現(xiàn)Ag3PO4材料的光催化活性以來，銀系材料由于其合適的能帶寬度、較寬的可見光吸收范圍、較高的可見光響應活性引起了國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。本論文采用簡單的液相合成法、通過控制實驗參數(shù)合成不同形貌的AgBr光催化劑，并利用常規(guī)的檢測手段表征樣品的化學組成、晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌和光吸收性能。為繼續(xù)增強AgBr光催化劑的催化活性和穩(wěn)定性，本文還研究了Ag/Ag3PO4/AgBr異質(zhì)結(jié)、GO/Ag/AgBr、g-C3N4/Ag/

3、AgBr三體系復合光催化劑，并分別探討了他們的光催化活性和作用機理。具體內(nèi)容如下:
　　首先采用簡單的液相離子沉淀法，選擇適當?shù)娜軇┖弯逶?，控制表面活性劑添加量，合成了橢球形AgBr、多面體Ag/AgBr、類球形Ag/AgBr微納結(jié)構(gòu)。利用SEM、XRD、XPS等手段對其進行了形貌、物相、微結(jié)構(gòu)及表面價態(tài)表征。通過降解RhB發(fā)現(xiàn)，多面體及類球形Ag/AgBr微晶的光催化活性和穩(wěn)定性比橢球形AgBr微晶更高，循環(huán)使用5次后光催化活性

4、也優(yōu)于橢球形AgBr微晶。其光催化活性提高的原因可能是在于銀單質(zhì)的引入形成的表面等離子體共振效應。
　　其次，以Ag3PO4為前驅(qū)體、溴化鈉為離子交換劑制備Ag/Ag3PO4/AgBr等離子體異質(zhì)結(jié)復合光催化劑，利用SEM、XRD、XPS等研究了樣品的表面形貌、化學組成及鍵合狀態(tài)，利用紫外-可見光分光光度計測定了其光吸收性能，并研究了復合催化劑在可見光下對RhB以及MB、MO的光催化活性，考察了催化劑的循環(huán)使用及捕捉劑對其性能的影

5、響。實驗結(jié)果表明:與純AgBr相比，Ag/Ag3PO4/AgBr異質(zhì)結(jié)具有更高的光催化活性和穩(wěn)定性。而Ag3PO4和AgBr之間匹配的能帶結(jié)構(gòu)和包含大量活性位點的異質(zhì)結(jié)可能是其高催化活性的原因。
　　第三，利用二維材料(GO)作為催化劑載體，通過靜電自組裝方法制備GO/Ag/AgBr三體系復合光催化劑，利用SEM、TEM、XRD、XPS等手段對復合材料的形貌狀態(tài)、表面性質(zhì)、化合價態(tài)、組成變化進行分析，探討了其光催化降解不同染料（R

6、hB、MO、MB）的活性，對比了二維材料不同添加量對活性的影響。實驗結(jié)果表明，光催化過程中GO特殊的電子結(jié)構(gòu)使得AgBr光催化劑中受光激發(fā)產(chǎn)生的電子迅速傳輸分離，使得光生電子和空穴在二維空間上達到有效分離，提高了光催化劑的量子效率，進而影響光催化效果。
　　最后，選用新型聚合物半導體g-C3N4與AgBr復合，制備了g-C3N4/Ag/AgBr三體系復合光催化劑。利用SEM分析了復合材料的表面形貌、通過XRD、XPS表征了復合材料