碳點-貴金屬復合結構的制備及其可見光催化性能.pdf

1、碳點作為一種新型的碳納米材料,因其具有良好的光致電子轉移和雙光子吸收的特性,在光催化劑的設計方面可能用作強大的能量轉換器,在降解環(huán)境中的有害物質、制取氫能源等領域有著廣闊的應用前景。但是目前,碳點在催化方面的研究仍處于初步階段,單一結構的碳點催化效率并不理想,使其在工業(yè)上的廣泛應用受到了極大制約。因而開發(fā)探索新型結構的碳點復合光催化劑顯得極為重要。納米貴金屬由于其等離子共振效應在可見光區(qū)表現(xiàn)出強烈的吸收,受到了廣泛的關注。因此,將能夠高

2、效利用太陽光的碳點與貴金屬相復合,有望獲得這兩種材料的綜合性能,從而制備出高效的復合光催化劑,為解決環(huán)境問題和能源問題作出重要的貢獻?；诖?本論文將采用液相化學還原法制備碳點/納米貴金屬的復合結構,并對其結構、形貌以及性能進行研究。研究的內(nèi)容以及成果主要有以下幾個方面:
　　(1)采用超聲波復合法制備了碳點/納米金(CDs/Au)的復合結構,利用透射電鏡、熒光分光光度計、紫外分光光度計等表征手段對其結構、形貌、光學性質和催化性質

3、進行了測試,結果表明:與單一的碳點和Au納米材料相比,CDs/Au復合結構對亞甲基藍的降解表現(xiàn)出更優(yōu)異的光催化性能。研究中還發(fā)現(xiàn)減小納米金的尺寸,合成的CDs/Au復合結構對亞甲基藍的催化降解效率更高。
　　(2)采用原位復合和簡單混合兩種方法制備了碳點/納米銀(CDs/Ag)的復合結構,原位復合的 CDs/Ag對光的吸收和對亞甲基藍的降解都高于簡單混合的 CDs/Ag,說明原位復合法得到的產(chǎn)物具有更好的光化學性能。基于此,系統(tǒng)分

4、析了 H2O2對 CDs/Ag原位復合結構的影響。實驗結果表明:H2O2加入量的不同會改變CDs/Ag原位復合結構的形貌與光吸收,從而導致了不同的光催化性能。CDs/Ag原位復合結構具有高催化活性的機理歸于:原位復合碳點與納米銀導致了強化學鍵的結合,有利于等離子共振效應的發(fā)生,從而促使了光的吸收及其能量轉化效率的提高。
　　(3)采用原位復合法將兩種不同熒光強度的碳點分別與納米銀復合得到了兩種CDs/Ag原位復合結構,并以亞甲基藍