Pr2InNdO7、MoO3-TiO2和Bi2S3-BiOBr光催化劑的制備、表征及性能.pdf

1、人類對資源過度的開發(fā)和利用，極大的破壞了人類的生存環(huán)境，因此，環(huán)境問題已經(jīng)成為了全球世界各國關注的一個主要問題。近年來，光催化技術作為一種“綠色”技術，環(huán)境污染可以用光催化技術進行處理，光催化技術有著非常廣闊的應用價值，正是因為光催化技術的優(yōu)點，其受到了廣大科研工作者的極大的關注，而且光催化技術逐漸成為了科研工作者研究的熱點之一。到目前為止，TiO2、 ZnO、WO3等金屬氧化物，這些光催化材料已經(jīng)被開發(fā)出來并且得到了應用。一般說來，T

2、iO2、 ZnO、WO3等光催化材料有著價格低、穩(wěn)定性較好、紫外光照射下光催化降解的效率較高等優(yōu)點。然而，光源中僅有紫外光是這些光催化材料能夠利用的，它們轉(zhuǎn)換太陽能的效率非常低，光生電子-空穴對的復合幾率對它們來說也非常高。正是這些缺點的存在，嚴重的限制了它們的光催化效率的進一步提高。所以，采用合適的方法對光催化材料進行改性處理，并將光催化材料的光響應范圍擴展到可見光區(qū)，這是目前納米光催化材料的主要的研究方向。
　　本工作中，我們

3、分別采用了固相反應法，浸漬-焙燒法和水熱法合成了Pr2InNdO7，MoO3/TiO2和Bi2S3/BiOBr光催化劑，通過各種現(xiàn)代化手段對其進行了表征，研究了Pr2InNdO7，MoO3/TiO2和Bi2S3/BiOBr光催化劑的結構特點和光催化性能之間的關系。本論文的具體內(nèi)容主要分為以下幾個部分:
　　第一，采用了固相反應法在873 K合成Pr2InNdO7光催化劑，通過X射線衍射(XRD)、紫外-可見漫反射(UV-Vis D

4、RS)、比表面積(BET)和光致發(fā)光(PL)測試手段對其進行了表征。以亞甲基藍(MB)作為光催化反應的模型化合物，對Pr2InNdO7在紫外和可見光照射下的光催化劑活性進行了評價。結果表明:Pr/In/Nd的質(zhì)量比率對Pr2InNdO7光催化劑的光催化活性有重要的影響，當Pr/In/Nd的質(zhì)量比率為1∶4∶1時，Pr2InNdO7光催化劑的紫外和可見光活性分別達到了最大值，而且它的光催化活性明顯高于純In2O3。這顯著提高的光催化活性主

5、要歸功于適量的Nd2O5、Pr2O3與In2O3復合增加了Pr2InNdO7的比表面積，改善了光生電子-空穴對的分離效率以及提高了其在200-800 nm區(qū)域的光吸收強度。
　　第二，以鉬酸銨水溶液和商業(yè)銳鈦礦TiO2作為前驅(qū)體，采用浸漬-焙燒的方法制備了MoO3與TiO2不同質(zhì)量比率的MoO3/TiO2復合光催化劑。采用X射線衍射、紫外-可見漫反射和高分辨透射電鏡對其進行了表征。對MoO3/TiO2復合光催化劑的紫外產(chǎn)氫活性進行

6、了評價，并且以甲基橙(MO)為光催化反應的模型化合物，評價了它的紫外光催化活性。通過加入各種自由基清除劑研究了甲基橙在光催化反應過程中的活性物種。結果表明:與純的TiO2和MoO3相比，20％ MoO3/TiO2光催化劑在400-700 nm區(qū)域吸收帶邊向長波方向移動并且具有更強的光吸收性能。在所有的MoO3/TiO2樣品中，20％MoO3/TiO2光催化劑具有最高的紫外光光催化活性。h+，·OH， H2O2和·O2-，特別是h+，共同

7、支配了甲基橙的光催化降解過程。
　　第三，采用水熱法在433 K下制備了不同Bi2S3含量摻雜Bi2S3/BiOBr納米催化劑，通過一系列的測試手段對其進行了表征，在紫外和可見光的照射下，用催化降解甲基橙的實驗評價了其活性。結果表明，與純的BiOBr和Bi2S3相比，Bi2S3/BiOBr樣品的活性大大增加了，這改善的光催化活性主要歸因于在BiOBr和Bi2S3異質(zhì)結表面光生電子和空穴的有效轉(zhuǎn)移，減少了電子-空穴對的復合。討論了B