Ag3VO4系列光催化剂的制备、表征及其催化活性的研究

摘要

近年来,水环境污染影响着人类的日常生活,而成为急需要解决的重大问题。在众多水处理技术中,环保、高效、节能以及环境友好的半导体光催化技术受到研究者们的重视。光催化反应的基本原理是当能量大于或等于半导体禁带宽度的光照射到表面时,产生光生电子-空穴对,分离的电子和空穴分别发生一系列的氧化还原反应,最终达到有机污染物的无害化处理。目前,寻求能高效利用太阳能和提高电子-空穴对分离效率是光催化材料的一个很重要研究方向。本研究围绕高效的光催化剂的设计和开发,以水热合成法为主要合成手段,制备了 Ag3VO4、VO2/Ag3VO4异质结构和石墨烯-Ag3VO4三个新型光催化材料。主要研究内容如下:
　　(1)采用水热法合成结晶性良好的单斜晶型Ag3VO4颗粒,通过XRD、SEM等研究了不同的前驱体 pH值、水热反应温度和时间等对晶体生长和发育的影响。在pH值为8、160℃下反应6小时条件下合成的钒酸银颗粒最均一,直径约为1μm。以该条件下的 Ag3VO4颗粒来催化降解罗丹明 B溶液。并探讨了催化反应体系中催化剂用量,pH值对催化反应效率的影响。研究结果显示当 pH值为5,催化剂浓度为1 g/L时,催化效率最高,反应110 min后降解率达到90％。
　　(2)通过水热合成法合成了类似六边形的VO2/Ag3VO4异质结构的催化剂。样品通过XRD、SEM、TEM和DRS等进行表征。通过在紫外光照射下降解罗丹明B溶液检测其催化活性,发现该类似六边形的VO2/Ag3VO4催化剂具有较强的催化活性和稳定性。增强催化活性原因可能是因为形成的异质结构易于光生电子-空穴对的分离。
　　(3)制备了石墨烯-Ag3VO4光催化剂。并通过在可见光下对罗丹明B溶液的降解反应,探讨石墨烯的投加含量对光催化剂活性的影响。结果表明当投加含量为5 wt%时的复合样品的催化活性最好,是本体Ag3VO4的1.5倍。由于石墨烯有很好的电子传输作用而抑制光生电子-空穴的复合从而提高了催化剂的活性。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 光催化氧化技术

1.3 半导体光催化剂的制备

1.4 半导体光催化能力的提高

1.5 选题依据、意义及研究内容

参考文献

第二章 Ag3VO4催化剂的制备及可见光下降解研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 样品的表征分析

2.4 Ag3VO4的光催化性能研究

2.5 本章小结

参考文献

第三章 光催化剂VO2/Ag3VO4的制备、表征及催化性能的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 样品表征分析

3.4 VO2/Ag3VO4 的催化性能研究

3.5 本章小结

参考文献

第四章 石墨烯-Ag3VO4催化剂的制备及在可见光下的催化研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 表征结果分析

4.4 石墨烯改性Ag3VO4的光催化研究

4.5 本章小结

参考文献

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文