SnS2、鉍系光催化材料的表界面調(diào)控及其光催化降解污染物性能增強的研究.pdf

1、近年來，以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的光催化技術(shù)為我們解決全球環(huán)境污染問題提供了一條清潔高效的途徑，引起了廣泛的關(guān)注。然而，常見TiO2等光催化材料的光譜響應(yīng)范圍窄、量子效率低等因素成為限制其應(yīng)用的瓶頸。因此，如何對光催化材料進行改性以提高入射光利用率、提高光生電子和空穴的有效分離、避免其在體相/表面的復(fù)合一直是光催化技術(shù)研究的重點。鑒于此，本研究圍繞SnS2及鉍系光催化材料，采用半導(dǎo)體復(fù)合、晶面調(diào)控這兩種改性方法對光催化材料的表界面進行調(diào)控，以

2、提高所制備催化劑的光譜響應(yīng)范圍以及光生載流子的分離效率。并分別將其用于水溶液及空氣中有機污染物的降解及重金屬離子的減毒等環(huán)境凈化領(lǐng)域。本研究的主要研究工作如下：
　　通過簡單易行的水熱法及溶膠凝膠法成功制備出了不同形貌、尺寸的Bi12GeO20光催化劑。通過多種表征手段研究了所制備樣品的物相組成、形貌特征以及光吸收性能等。利用FESEM分析了所制備的Bi12GeO20光催化劑的形貌及晶面特征在水熱反應(yīng)過程中的演變過程。同時以RhB

3、溶液和甲醛氣體為目標(biāo)污染物，研究了所制備催化劑的可見光催化活性及相關(guān)機理，結(jié)果表明完全暴露{111}晶面，正四面體形貌的Bi12GeO20光催化劑因其具有獨特的表面原子排布，有助于提高其對氧氣的吸附能力，從而具有更好的可見光催化活性。
　　采用溶膠凝膠法制備出Bi12GeO20納米晶體，將其與g-C3N4復(fù)合，成功合成了可見光響應(yīng)的新型Bi12GeO20/g-C3N4復(fù)合光催化劑。采用XRD、SEM、TEM/HRTEM、XPS、F

4、T-IR、UV-vis DRS、PL等多種表征手段，研究了復(fù)合光催化材料的物相組成、形貌特征、光吸收性能以及光生電荷分離效率等。可見光催化氧化降解水溶液中RhB以及可見光催化還原水溶液中Cr(VI)的實驗結(jié)果表明，所制備的Bi12GeO20/g-C3N4復(fù)合光催化材料比純Bi12GeO20或g-C3N4具有更好的可見光催化活性。主要原因在于，一方面復(fù)合材料比純的Bi12GeO20具有更好的光吸收能力；另一方面Bi12GeO20與g-C3

5、N4形成了異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其Z型光催化反應(yīng)路徑有效的促進了光生電荷的分離。
　　利用簡單易行的原位沉淀法制備出高活性、可見光響應(yīng)Bi2SiO5/AgI復(fù)合光催化劑，通過多種表征手段研究了所制備樣品的物相組成、形貌特征、光吸收性能以及光生電荷分離效率等。其中FESEM及HRTEM分析證明了Bi2SiO5具有納米片狀形貌，其上下表面暴露{100}晶面。同時以ARG溶液和甲醛氣體為目標(biāo)污染物研究了Bi2SiO5/AgI復(fù)合光催化劑的可見光光催

6、化活性及相關(guān)機理，結(jié)果表明， Bi2SiO5納米片暴露的{100}晶面特殊的原子排布產(chǎn)生的內(nèi)部電場以及Bi2SiO5/AgI復(fù)合光催化劑體系內(nèi)合適的能帶結(jié)構(gòu)促進了光生電子、空穴的遷移，延長了光生載流子的壽命，提高了催化劑的量子效率，從而使得Bi2SiO5/AgI復(fù)合光催化劑的光催化活性得到增強。
　　通過溶劑熱法制備出了暴露{001}晶面的SnS2納米片，通過XRD、XPS、SEM、TEM/HRTEM和UV-vis DRS等多種表