銀鹽系列及La-TiO2催化劑的制備和光催化性能的研究.pdf

1、光催化技術(shù)作為一種高效、清潔的環(huán)境治理方法而受到廣泛關(guān)注。但是,尋找到高效的、穩(wěn)定的可見光催化劑仍然是一項(xiàng)比較有挑戰(zhàn)性的工作。本論文在以下方面進(jìn)行了探索,具體工作如下:
　　(1)采用離子交換法制備出Ag2S/Ag3PO4,以可見光下催化消除羅丹明B為模型反應(yīng)考察了Ag2S/Ag3PO4中S/P摩爾比及焙燒溫度對(duì)光催化活性的影響,并對(duì)催化劑作了差熱-熱重分析、熒光光譜、掃描電鏡、紫外可見漫反射、X光電子能譜、高倍透射電鏡及X-射線

2、衍射等表征。光催化活性數(shù)據(jù)結(jié)果表明250、350℃焙燒溫度后,光催化劑活性顯著提高,最佳S/P摩爾比為20％,性能最佳的光催化劑能在20min內(nèi)將8mg/L100mL的羅丹明B溶液完全降解,其活性明顯高于純Ag3PO4。表征結(jié)果顯示,硫化銀摻雜有利于在高溫下形成粒徑較小且形貌規(guī)則的磷酸銀,但超過450℃后,磷酸銀晶型將被破壞;而250、350℃焙燒出現(xiàn)了硫化銀和單質(zhì)銀晶相,且紫外可見吸收帶邊發(fā)生明顯紅移,達(dá)到680nm,而高倍透射電鏡圖

3、顯示生成的銀粒子的顆粒在于磷酸銀和硫化銀之間。結(jié)合表征和光催化活性數(shù)據(jù),對(duì)可能的光催化機(jī)理進(jìn)行了討論,提出光催化活性的提高主要是由催化劑對(duì)可見光的吸收增強(qiáng),粒徑變小和歐姆結(jié)的形成使光生載流子有效分離所致。
　　(2)通過吡啶還原法制備出銀粒子含量不同的磷酸銀,再通過離子交換法制備了S/P摩爾比一定(20%)的硫化銀/磷酸銀,測(cè)試了其在可見光下對(duì)羅丹明B的催化降解活性。為了研究催化劑在可見光下降解羅丹明B的光催化機(jī)理,通過加入叔丁醇

4、、對(duì)苯醌、EDTA-Na23種不同活性基團(tuán)捕獲劑,觀測(cè)其對(duì)光催化效果的影響推測(cè)其可能的機(jī)理。通過熒光光譜、掃描電鏡、紫外可見漫反射及X-射線衍射等表征手段測(cè)定了催化劑的形貌、晶相、吸光性能等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,吡啶的量為2mL時(shí),其制備的催化劑效果最好,1mL次之。通過分析表征數(shù)據(jù)和催化活性看出,適量銀離子含量能促成硫化銀晶型的生成,而只有當(dāng)硫化銀和銀粒子處于合適比例或者粒子大小的時(shí)候,兩者產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)才能使催化劑的光吸收帶邊紅移,才能提高

5、光催化活性。機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)對(duì)光反應(yīng)起主要作用的是光生空穴,其次為·O2-,而光生電子與吸附在表面的O2反應(yīng),首先生成H2O2,然后再轉(zhuǎn)變?yōu)椤H,從而對(duì)光反應(yīng)產(chǎn)生影響。
　　(3)通過離子交換法制備出不同磷酸銀摻雜的碳酸銀光催化劑,并探討了催化劑在可見光照下其P/C摩爾比及焙燒溫度對(duì)羅丹明B降解效果的影響,并利用熒光光譜、掃描電鏡、紫外可見漫反射及X-射線衍射等表征手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,焙燒對(duì)催化劑光催化活性不利,其

6、活性反而降低;最佳磷酸銀摻雜量為P/C摩爾比為40%。表征結(jié)果顯示,兩者摻雜使整個(gè)體系中出現(xiàn)了單質(zhì)銀,且高溫焙燒到200℃時(shí),碳酸銀發(fā)生分解,但是光催化活性也沒有提高。
　　(4)通過控制單體和引發(fā)劑的量,利用縮水甘油的開環(huán)聚合合成了3種不同分子量的超支化聚縮水甘油醚(HPG),用此為模板劑合成鑭摻雜的二氧化鈦光催化劑。采用1H、13C核磁、紅外、凝膠滲透色譜(GPC)對(duì)HPG的結(jié)構(gòu)和分子量進(jìn)行了表征,對(duì)催化劑進(jìn)行了差熱、掃描電鏡