银系半导体/石墨烯复合光催化材料的合成性能

摘要

随着科技与社会的不断发展，能源危机和环境污染问题已经影响和威胁到人类的生存和发展。目前，如何有效地解决这两大难题是越来越多科研工作者关注和研宄的重点。半导体光催化剂可以利用太阳光的太阳能，将其转化为化学能，催化氧化有机污染物。鉴于其高效绿色环保的优点，近年来一直备受科研人员的关注。因此，探索合成新型高效具有可见光响应的半导体光催化纳米材料已经成为当前研究的重点。在本论文中，我们围绕基于石墨烯的银系半导体复合纳米材料，制备了一系列具有可见光响应的复合光催化材料，包括 N-RGO/Ag3PO4，GO-AgIO^ GO-AgCl/Ag和 S,N-RGO@Ag2CO3，通过一系列表征手段对所合成的复合纳米材料进行组成和结构的分析表征，并探讨了复合纳米材料的光催化性能和光催化降解机理。本文的主要研宄内容如下：
　　1.通过简单的原位合成法合成了氮掺杂石墨烯（N-RGO)与磷酸银的复合纳米材料（N-RGO/Ag3P04)，并利用XRD、Raman、FT-IR、SEM、TEM和 PL对所得的产品进行了表征分析。通过在模拟太阳光（SSL)的照射下分别催化降解有机苯酚、亚甲基蓝（MB)、罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO),系统研究了所合成的N-RGO/Ag3PO4复合纳米材料的光催化性能，发现复合物中N-RGO的含量对光催化性能具有重要影响，其中N-RGO5/Ag3PO4表现出最好的光催化活性。另外，我们还探究了其催化降解的机制，结果发现在复合材料N-RGO/Ag3PO4的光催化过程中，超氧自由基（O2—)和空穴（h+)发挥着主导的作用。
　　2.通过离子交换法合成了氧化石墨烯（GO)与AgIO4的复合纳米光催化剂(GO-AgI04)。所制备的样品用XRD、FT-IR、SEM、FESEM及 TEM进行结构及组成的分析表征。通过在模拟太阳光（SS L)照射下降解有机污染物MB、RhB，MO和盐酸四环素（TC)来评估所合成的GO-AgIO4复合纳米材料的光催化性能。与单独的AgIO4相比，GO-AgIO4纳米材料表现出优越的光催化活性，其光催化活性增强的原因是有效地提高了电子-空穴对的分离。此外，我们还探讨了GO-AgIO4复合纳米材料的光催化机理。
　　3.通过离子交换法成功制备了GO-AgCl/Ag复合纳米材料。用XRD、FT-IR、Raman、SEM及 TEM对所制备的样品进行了表征。研究了在模拟太阳光下，复合材料光催化降解染料亚甲基蓝（MB)的性能。GO-AgCl/Ag复合纳米材料光催化性能提高的原因可归因于GO和AgCl/Ag之间的协同作用，有助于光生电子-空穴的分离。另外，我们也研究了复合材料GO-AgCl/Ag催化降解染料M B的降解机制。
　　4.采用一种简单的原位合成法合成了硫氮共掺杂石墨烯（S,N-RGO)与Ag2CO3复合纳米材料(S,N-RGO@Ag2CO3)，所制备的样品通过XRD、Raman、FT-IR、及SEM进行表征分析。在模拟太阳光下，研究了复合材料S,N-RGO@Ag2CO3光催化降解染料亚甲基蓝（MB)的性能，同时探究了其光催化降解的机理。

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第 一 章 绪 论

1.1 半导体光催化

1 .2石墨烯概述

1.3 银系半导体

1 .4本论文的研究内容

1.5 实验试剂

1 .6实验仪器

第 二 章 N-RGO/Ag3PO4复合纳米材料的合成及光催化性能研究

2.1 引言

2.2 实验

2 .3结果与讨论

2 .4本章小结

第 三 章 GO-AgIO4复合纳米材料的合成及光催化性能研究

3.1 引言

3.2 实验

3 .3 结果与讨论

3 .4本章小结

第四 章GO-AgCl/Ag复合纳米材料的合成及光催化性能研究

4.1 引言

4.2 实验

4 .3结果与讨论

4 .4本章小结

第 五 章S，N-RGO@Ag2CO3复合纳米材料的合成及光催化性能研究

5.1 引言

5.2 实验

5 .3结果与讨论

5 .4本章小结

第 六 章 总 结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文