過渡金屬表面修飾增強銀類化合物可見光光催化性能研究.pdf

1、由于銀類化合物可見光光催化材料的禁帶寬度大多較窄，而且在可見光照射下分解的銀存在貴金屬等離子體共振效應，它們往往比傳統(tǒng)光催化材料 TiO2表現(xiàn)出波長范圍更廣的光響應以及更高的光催化性能。為了進一步增強其光催化性能，需要對銀類化合物可見光光催化材料進行表面改性研究。近年來，過渡金屬表面修飾提高光催化性能的方法由于其操作簡單及成本低廉的優(yōu)點而受到人們的關注。本論文以Cu(II)為通用電子助劑和以CoPi為空穴助劑來增強銀類化合物光催化性能。

2、具體研究內容和結果為：
　　(1)采用浸漬法將 Cu(II)助催化劑負載于 AgCl表面，合成高效 Cu(II)/AgCl光催化材料。光催化降解甲基橙溶液的實驗結果表明，當Cu(NO3)2濃度達到0.05 mol?L-1時，所制備的 Cu(II)/AgCl的光催化降解速率常數(shù)為4.2×10-2 min-1，是AgCl(2.0×10-2 min-1)的2.1倍，且優(yōu)于貴金屬Pt(1 wt％)修飾AgCl的光催化性能，并在多次循環(huán)降解

3、后仍具有很好的穩(wěn)定性。同樣，Cu(II)/AgCl對苯酚的光催化降解速率常數(shù)為1.38×10-2 min-1，優(yōu)于AgCl(1.1×10-2 min-1)且性能具有穩(wěn)定性。Cu(II)/AgCl光催化性能提高的主要原因是：Cu(II)作電子助劑可捕獲光生電子，加速光生電子的轉移，加快AgCl表面的氧氣還原反應，從而抑制光生電子與空穴的復合，提高光催化性能。進一步研究發(fā)現(xiàn)，Cu(II)助劑表面修飾適用于其他銀類化合物光催化材料，經(jīng)Cu(I

4、I)修飾后AgBr、AgI、Ag3PO4、Ag2CO3和Ag2O的降解速率常數(shù)分別為4.9×10-2、1.5×10-3、3.9×10-2、1.6×10-2和6.9×10-2 min-1，約是未修飾樣品的速率常數(shù)的1.3、2.0、1.4、2.0和2.1倍。因此，Cu(II)可以作為通用電子助劑提高銀類化合物的光催化性能。
　　(2)采用光沉積法將CoPi助劑負載于Ag3PO4表面，合成CoPi/Ag3PO4光催化材料。光催化實驗結果

5、表明，CoPi占 Ag3PO4質量百分比達到0.3 wt%時， CoPi/Ag3PO4的光催化降解速率最高，速率常數(shù)為9.2×10-2 min-1，是Ag3PO4(1.4×10-2 min-1)的6.6倍，且對苯酚的降解同樣比Ag3PO4更具有優(yōu)勢。結合 CoPi/Ag3PO4的表征和性能實驗結果，提出了 CoPi/Ag3PO4光催化機理。CoPi/Ag3PO4光催化性能提高的主要原因是光生空穴經(jīng)表面界面電荷轉移到CoPi助催化劑上，C

6、oPi作為空穴助劑加快了光生空穴的轉移，加強 Ag3PO4表面的氧化反應程度，促進光生電子與空穴的分離，提高了光催化性能?；谇捌趯嶒灒岢鯟u(II)作電子助劑和CoPi作空穴助劑共修飾來提高Ag3PO4光催化性能。實驗結果表明，當Cu(NO3)2濃度達到0.05 mol?L-1，CoPi百分比含量占Ag3PO4達0.3 wt%時，CoPi/Cu(II)/Ag3PO4對MO溶液的光催化降解速率常數(shù)為1.6×10-1 min-1，是分別