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近年来,半导体材料由于其清洁、环保、高效的特性成为研究热点。二氧化钛(TiO2)具有成本低、化学稳定性高、催化性能好等优势,在环境污染物去除领域广泛研究。然而,这种传统光催化剂有限的可见光利用率制约了它们在净化水体、制氢等方面的应用。因此,可见光响应型及窄禁带半导体材料的研究受到关注。钒酸银在可见光下具有一定的光催化活性,但容易发生腐蚀现象,稳定性较差。本论文通过氧化石墨烯(GO)、类石墨烯二硫化钼(MoS2)、石墨烯量子点(GQDs)与钒酸银复合,提高钒酸银的活性与稳定性,并对其构效关系进行深入研究。 本文通过改进合成条件和方法制备了GO/Ag3VO4、MoS2/Ag3VO4、GQDs/Ag3VO4三种复合材料。通过XPS、TEM、FT-IR、Raman、SEM、XRD、阻抗等手段来表征分析复合材料(GO/Ag3VO4、MoS2/Ag3VO4、GQDs/Ag3VO4)的形貌、结构、光催化性能,研究界面效应与催化活性之间的关联,探讨可能的反应机理。主要内容如下: (1)通过离子交换法合成不同GO含量的GO/Ag3VO4系列光催化材料。可见光下,GO/Ag3VO4对MB的降解实验表明,与Ag3VO4相比,GO/Ag3VO4(1 wt%)的活性得到很大提升,光照60 min后,降解率达到90%。探索GO/Ag3VO4界面作用对光催化活性的作用,探讨可能的降解机理。研究GO在GO/Ag3VO4中作为电子转移和接收器,加速GO/Ag3VO4中电子-空穴对的分离,并抑制其再次复合,进而提高光催化活性。 (2)分别通过水热法和离子交换法合成 MoS2和不同 MoS2含量的MoS2/Ag3VO4系列光催化材料。可见光下,MoS2/Ag3VO4对MB和RhB的降解实验表明,与Ag3VO4相比,MoS2/Ag3VO4(7 wt%)的活性有很大提升,光照18 min和30 min后,降解率分别达到91%和80%。活性提升可能归因于MoS2与Ag3VO4的界面作用。研究表明,MoS2的过量分布堵塞了光子以及覆盖了Ag3VO4的活性位点,使活性降低,适量的MoS2能够显著提高MoS2/Ag3VO4的活性。探讨MoS2/Ag3VO4可能的降解机理,MoS2的有效负载能够加快MoS2/Ag3VO4中电子-空穴的分离,提高Ag3VO4的光催化性能。 (3)采用离子交换法合成GQDs/Ag3VO4系列光催化材料。可见光下,GQDs/Ag3VO4对MB的降解实验表明,与Ag3VO4相比,GQDs/Ag3VO4(0.5 wt%)的活性有很大提升,光照90 min后,降解率达到92%。通过TEM、阻抗、FT-IR、XRD等手段对GQDs/Ag3VO4表征分析,研究GQDs的引入对GQDs/Ag3VO4活性的影响。探讨GQDs/Ag3VO4降解机理,GQDs的引入,抑制了GQDs/Ag3VO4电子-空穴对的复合,增加了GQDs/Ag3VO4空穴数量,提高了Ag3VO4的光催化活性。