Ag/AgBr/GO复合材料的制备、表征与光催化性能研究

摘要

工业生产过程中废水和废气的随意排放是造成环境污染的主要原因。随着国民经济的整体提升，人们的生活得到极大的改善，现在人们不再一味的追求经济效益，而是希望在工业快速发展过程中造成的环境污染也能得到改善。目前，科研学者们致力于寻找一种既能解决所面临的环境问题，又不会造成新的环境污染的方法。而光催化技术是一种在紫外或者可见光照射下能产生氧化还原能力进而净化污染物的高级氧化技术，因此它在环境治理方面有着广泛的应用前景。本文以 GO与 AgBr的复合物为基础，在此基础上引入半导体 TiO2、WO3。并采用XRD、TEM、SEM、UV-DRS、IR等测试手段对光催化剂的形貌、结构以及其在可见光照射下的光催化性能进行了研究，并对结构与性能的关系进行了探讨。本文研究的具体内容有：
　　1）首先利用经典的Hummers方法合成了氧化石墨，然后通过超声的方法得到氧化石墨烯。并在超声的条件下依次加入 AgNO3的水溶液和十六烷基溴化铵（CTAB）的氯仿溶液，搅拌得到Ag/AgBr/GO光催化剂。通过XRD、TEM、IR、UV-DRS等表征手段对光催化剂的结构、形貌进行了分析。结果发现AgBr能随机负载在氧化石墨烯的表面，在AgBr的表面还能发现见光分解产生的Ag粒子。以甲基橙染料为本实验目标污染物，在可见光照射的条件下考察其光催化活性。实验结果发现Ag/AgBr/GO对甲基橙具有很强的光催化活性，在100 min内可以降解掉大约90%的甲基橙污染物。此外，还以4-氯苯酚（4-cp）为目标污染物对其光催化性能进行了研究，发现其对4-氯苯酚的光催化活性很弱。为了能有效的降解4-cp，提出了下述的研究方法。
　　2）在所制备的 Ag/AgBr/GO的基础上引入半导体 TiO2，得到Ag/AgBr/TiO2/GO复合光催化剂。运用 XRD、TEM、SEM、UV-DRS等手段对催化剂进行了一系列的表征，并以4-cp为目标污染物对其光催化活性进行了研究。研究结果表明，Ag/AgBr/TiO2/GO对难降解污染物4-cp具有很强的光催化活性，并在可见光下对有无截止滤光片降解4-氯苯酚的效果进行了对比。对比试验发现在没有截止滤光片的条件下光催化效果会更好。通过对污染物的降解过程分析，对4-cp的降解途径提出了假设。并且根据试验结果讨论了可能的光催化降解机理。
　　3）通过水热合成法制备新型光催化剂AgBr/WO3/GO，旨在进一步提高复合材料的光催化性能。通过TEM、SEM、XRD、UV-DRS等测试手段对AgBr/WO3/GO催化剂的结构、形貌特征进行了表征。并在可见光下以甲基橙为目标污染物对它的光催化活性进行了研究，结果发现负载有 GO的 WO3/GO光催化剂和进一步负载AgBr的AgBr/WO3/GO光催化剂都要比单纯WO3的光催化活性更强，说明GO和AgBr的存在能有效的增强WO3的光催化活性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 石墨烯载体光催化剂

1.2 半导体光催化剂

1.3 等离子体光催化剂

1.4 选题背景

1.5 本论文研究主要内容

第二章 表面等离子共振光催化剂Ag/AgBr/GO的制备和表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

第三章 TiO2的引入对Ag/AgBr/GO光催化性能的影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第四章 WO3的引入对AgBr/GO光催化性能的影响

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

第五章 结论和展望

5.1 结论

5.2 论文主要创新点

参考文献

硕士期间成果

致谢