等離子體型TiO2光催化材料的制備與性能研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染問題隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快已日益嚴(yán)重，目前已對(duì)人類的健康及生存環(huán)境造成了威脅，如何快速有效的治理環(huán)境污染問題從而做到可持續(xù)發(fā)展已成為人們首要考慮的問題。半導(dǎo)體光催化材料能夠利用太陽能對(duì)污染物進(jìn)行降解而引起了人們的關(guān)注，其中，TiO2因其價(jià)廉、無毒、化學(xué)穩(wěn)定性好，紫外光照下催化活性高等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞,在降解環(huán)境污染物方面應(yīng)用最廣,理論研究也較成熟。隨著研究的日益深入，TiO2的缺點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)，例如可見光利用率低，分離

2、回收難，從而限制了TiO2的實(shí)際應(yīng)用，所以，制備新型高效的光催化材料已成為該領(lǐng)域重要的研究方向。
　　 本論文依據(jù)近幾年新提出的新型等離子光催化材料概念（通過貴金屬納米顆粒對(duì)TiO2光催化材料進(jìn)行表面修飾），通過改變光催化劑的形貌，如空心球、納米管/帶、薄膜，使得材料既具有較高的光催化降解活性，又易于分離，使其在實(shí)際中廣泛應(yīng)用變得可能。本論文研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)等離子體型薄膜的制備及性能研究

3、>　　 確定了化學(xué)還原法制備了Ag溶膠的參數(shù)，結(jié)果表明反應(yīng)時(shí)間為40min，溫度為90℃，還原劑與硝酸銀比例為1:1時(shí)制備的Ag納米顆粒的共振吸收峰最強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上，采用溶膠-凝膠法制備不同層數(shù)、不同樣品的Ag/SiO2/TiO2薄膜樣品。對(duì)樣品進(jìn)行表征，光催化降解MB的降解率及降解動(dòng)力學(xué)曲線結(jié)果表明1層Ag、1層SiO2保護(hù)介質(zhì)層的TiO2薄膜光催化降解性能最佳，這主要是由Ag的表面等離子體共振效應(yīng)引起的對(duì)紫外波段光的吸收增強(qiáng)了Ti

4、O2薄膜樣品光生電子-空穴的能力，而且SiO2保護(hù)介質(zhì)層防止了Ag與TiO2直接接觸后被氧化，所以使最終制得的樣品紫外光照2h后對(duì)MB的降解率達(dá)到65％。
　　 (2)Ag@AgI等離子體負(fù)載TiO2酸蝕納米帶的制備及可見光光催化性能的研究
　　 采用沉積-沉淀法將AgI分散到TiO2酸蝕納米帶上，然后通過光照進(jìn)而分解出Ag顆粒，最終獲得了Ag@AgI等離子體負(fù)載的TiO2酸蝕納米帶（AIST）。利用UV-Vis吸收光譜

5、、XRD、SEM及PL對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征，并研究了可見光下對(duì)甲基橙（MO）的光催化降解性能。結(jié)果表明，納米帶酸蝕后利于AgI的沉積，Ag的表面等離子體共振效應(yīng)可以增強(qiáng)催化劑對(duì)于可見光的吸收，使可見光下AIST的光催化降解性能顯著提高。
　　 (3)Ag等離子體增強(qiáng)CdS-TiO2納米管復(fù)合光催化劑的性能研究
　　 首先采用水熱法制備了TiO2NTs，然后通過水熱法與化學(xué)還原法制備了Ag-CdS/TiO2復(fù)合光催化劑，可見光下

6、硝基苯及模擬太陽光下養(yǎng)殖廢水進(jìn)行降解。結(jié)果表明，制備的復(fù)合光催化劑較純TiO2光催化活性顯著提高，光生電子和空穴能得到有效分離，這與窄禁帶半導(dǎo)體CdS的復(fù)合及Ag的沉積有重要關(guān)系。
　　 (4)Ag@SiO2@TiO2空心球的制備與光催化性能研究
　　 首先選用葡萄糖一步法水熱還原AgNO3制備Ag@C結(jié)構(gòu)，通過形貌分析確定了模板劑Ag@C的合成條件，利用沉積法制備了包覆SiO2、TiO2殼的材料，通過煅燒得到了Ag@S