Ag/AgCl修饰半导体材料的制备、表征及其光催化性能的研究

摘要

随着全球工业化进程的发展，全球环境污染和能源危机日趋严重。环境保护己成为21世纪影响人类生存与发展的重要问题。作为高级氧化技术的一员、绿色化学的一个分支，光催化技术成为当今环境与能源领域的研究热点。二氧化钛，作为传统光催化剂，具有化学稳定性高、低成本、无毒、可重复利用等特点。但因其具有带隙宽，仅能受到约占太阳辐射4％的紫外光的激发，大大限制了其实际应用。铋系复合物由于其较特殊的晶体结构和电子结构，具有良好的光催化活性。卤化银是一种新型表面等离子体光催化材料，它具有贵金属的表面等离子体共振效应、金属半导体接触和半导体光催化材料的特性。因此，本文针对铋系复合物和银/卤化银等离子光催化剂进行了初步研究。实验结果表明，Ag/AgCl/Bi2MoO6-9.5%降解罗丹明 B的表观动力学速率常数是 Bi2MoO6的10倍多，Ag/AgCl/Bi2O2CO3-4降解罗丹明 B的表观动力学速率常数是 Bi2O2CO3的3倍多，证明负载Ag/AgCl于光催化剂表面有助于提高催化剂的活性。
　　本文通过沉淀-光还原方法将 Ag/AgCl纳米颗粒负载于Bi2O2CO3和Bi2MoO6基体上，制得Ag/AgCl/Bi2O2CO3及Ag/AgCl/Bi2MoO6复合光催化剂，并使用ICP、XRD、SEM、TEM、HRTEM、FT-IR、BET、UV-vis DRS等材料测试技术对所制备催化剂进行了表征。
　　论文研究内容和取得的研究成果主要体现在以下几个方面:
　　1.通过沉淀-光还原法合成Ag/AgCl/Bi2O2CO3及Ag/AgCl/Bi2MoO6光催化剂，显示良好的活性。在不同银铋摩尔比制备催化剂中，催化效果各异。
　　2.以罗丹明 B、龙胆紫、甲基橙溶液模拟有机污染废水，评价了Ag/AgCl/Bi2O2CO3的可见光光催化性能。
　　3.以罗丹明 B、甲基橙溶液模拟有机污染废水，评价了Ag/AgCl/Bi2MoO6的可见光光催化性能。
　　4.通过对半导体价带结构的分析，并结合活性自由基抑制实验结果，探讨了合成光催化剂对罗丹明 B的降解机理。分析结果表明，Ag/AgCl/Bi2MoO6降解罗丹明 B体系中，h+，?OH及?O2?为主要地活性基团，其降解机理为Z型降解机理。Ag/AgCl/Bi2O2CO3降解罗丹明 B体系中，h+及?O2?为主要地活性基团，其降解机理为表面等离子共振降解机理。

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第1章 绪 论

1.1 前言

1.2 半导体光催化机理

1.3 影响光催化性能的主要因素

1.4 提高半导体光催化活性的途径

1.5 光催化技术的应用

1.6 表面等离子体光催化材料

1.7 铋系可见光光催化剂

1.8 论文的选题背景

1.9 论文的研究内容

第2章 Ag/AgCl/Bi2MoO6光催化剂的表征及光催化降解研究

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

第3章 Ag/AgCl/Bi2MoO6光催化活性提高的机理研究

3.1 实验部分

3.2 活性自由基抑制实验结果分析

3.3 光催化反应机理研究

3.4 小结

第4章 Ag/AgCl/Bi2O2CO3光催化剂的表征及光催化降解研究

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第5章 Ag/AgCl/Bi2O2CO3光催化活性提高的机理研究

5.1 实验部分

5.2 活性自由基抑制实验结果分析

5.3 光催化反应机理研究

5.4 小结

结 论 与 展 望

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢