Ag/AgCl/TiO2及BiOBr可见光催化剂的制备及性能研究

摘要

半导体光催化可以在光照下分解水制取氢气，还可以降解水和空气中的一些污染物，所以光催化技术受到了环境和能源领域越来越多的关注。如何对传统的TiO2光催化剂改性和开发新型可见光催化剂以克服TiO2禁带宽度过大，光谱响应范围过窄的缺陷成为研究的热点问题。
　　对传统的TiO2进行改性以增强其可见光催化活性的常用方法有离子掺杂、贵金属沉积、半导体复合和染料敏化。卤氧化铋BiOX(X=F,Cl,Br, I)是一种新型的可见光催化剂，其特点是具有高度的各向异性、独特的层状结构，而且光谱响应范围大，可见光催化活性高，让这类材料具有了很大应用潜力。其中BiOBr的禁带宽度最为合理而且化学性质非常稳定，是一种非常理想的光催化材料。本研究的主要工作就是通过贵金属沉积法提高TiO2可见光催化活性以及探索一些简单高效的BiOBr制备方法。
　　第一章介绍了光催化发展历程、反应原理、应用领域以及研究的现状。
　　第二章通过贵金属沉积法对TiO2材料进行了改性。使用光还原法将Ag/AgCl颗粒沉积到使用碳球模板制备的TiO2空心微球上，得到了空心微球结构的Ag/AgCl/TiO2纳米光催化材料。该材料具有较高的纯度、良好的形貌结构以及光电化学特性，由于其表面的等离子共振效应，成功地将TiO2的光谱响应范围扩展到可见光区域。
　　第三章使用简单、高效、绿色的水热法制备花了状微/纳结构的BiOBr光催化材料。该材料纯度高、结晶度好，在可见光下照射下可以激发出大量的电子-空穴对，因而其具有较好的光催化活性。其可见光光催化活性与使用乙二醇作溶剂的溶剂热法制备的BiOBr相比更高。
　　第四章使用了一种新型的简单、高效、快速、低成本的水解法制备出了超薄纳米片结构的BiOBr光催化材料。该材料纯度高、结晶度好，分散性好，还具有非常好的光吸收特性和光电化学特性，这些特性使得其具有很高催化活性。在可见光和紫外光下都表现出比P25型TiO2和使用乙二醇作溶剂的溶剂热法制备的BiOBr更高的光催化活性。
　　第五章对文章进行了总结并且指出了半导体材料光催化降解有机污染物的一些待解决的问题。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 光催化的基本原理

1.3 光催化的应用

1.4 半导体光催化剂的研究现状

1.5 本论文的主要研究内容

2 Ag/AgCl/TiO2空心微球增强可见光催化活性

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结论

3 水热法制备花状结构BiOBr纳米材料

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结论

4 水解法制备超薄纳米片状结构BiOBr

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录