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半导体光催化氧化技术近年来发展迅速,在各个领域都展现出对污染物不凡的降解能力。该技术在污水治理中的具体操作方法一般是将半导体光催化材料与需要处理的污水充分混合,随后将其暴露在可见光照射下,此时光催化剂在光的照射下,能够产生具有超强氧化还原能力的物质,将污染物降解为无害物质,从而达到净化水体环境的目的。由于大部分光催化材料仅能够响应紫外光,这导致光催化材的在可见光下的催化活性不尽人意,且半导体材料本身的一些特性也与光催化活性息息相关,因此该领域研究的重点是对半导体光催化材料进行一系列改性,以拓宽其对可见光的响应范围,以此来提高材料的半导体光催化剂降解污染物的活性。本文研究了以In VO4和Ti O2为基础的可见光响应光催化材料,采用半导体复合的方式对材料表面进行修饰,拓宽材料本身的光响应范围,提高光催化性能。主要合成了In VO4/Cd S、Ti O2/HCCN和Ti O2/Zn S三种不同的复合光催化材料,并利用XRD、SEM、TEM、FT-IR、UV-vis和XPS对复合材料的微观结构、形貌、光学性质和化学组成进行表征。以罗丹明B作为目标污染物,对In VO4/Cd S、Ti O2/HCCN和Ti O2/Zn S三种复合材料分别进行光催化活性测试,结果表明三种复合材料的光催化活性均比单一的物质强。主要研究内容为以下三个方面:1.采用水热法制备了形貌规整的In VO4纳米球,再通过水热法将In VO4纳米球复合于Cd S微球表面,制备了具有不同质量比的In VO4/Cd S复合光催化材料。XRD检测复合材料中存在In VO4和Cd S,XPS分析结果也证实了两相复合材料的元素组成。UV-vis分析结果表明两相复合拓宽了材料的吸收范围,使其可见光利用率更高。同时,两相复合有利于产生更多的光生电子-空穴,从而提高了光催化效率。以Rh B作为目标污染物,在氙灯模拟光源下考察光催化剂对Rh B废水的降解性能,并讨论了其光催化反应机理。结果表明复合材料光催化活性比纯的In VO4和Cd S强,其中40%In/Cd复合材料拥有最高的降解效率。2.采用热聚缩合法制备HCCN纳米片,再通过水热法将Ti O2纳米粒子负载到HCCN纳米片表面,制备出不同质量比Ti O2/HCCN复合光催化材料。SEM和TEM表明了Ti O2纳米粒子的加入可以改变HCCN纳米片密集的堆积方式,使其更加分散能够接触更多的污染物。UV-vis分析表明两相复合后材料的光吸收边缘明显红移,增强了可见光的利用率。同时,复合材料异质结的形成也使得Ti O2/HCCN的光生电子-空穴的寿命更长,从而提高了材料的光催化活性。以Rh B为降解对象研究Ti O2/HCCN复合材料的光催化活性,并对其光催化机理进行讨论。结果表明复合材料光催化活性比纯的Ti O2和HCCN强,其中50%Ti/CN复合材料拥有最高的降解效率。3.采用溶胶-凝胶与模板法制备Ti O2纳米线,再通过固相法将Ti O2纳米线负载到Zn S微球表面,使Ti O2纳米线成均匀的膜包覆Zn S微球,制备出不同质量比Ti O2/Zn S复合光催化材料。SEM和TEM显示Ti O2纳米线堆积而成的纳米膜均匀覆盖在Zn S微球表面,改变了Zn S微球原本片状结构堆积的表面形貌。UV-vis表明两相复合后材料的吸收光谱发生红移,增加了可见光利用范围。同时,两相复合有效提高了光生电子-空穴的分离效率,从而提高了光催化效率。以Rh B为降解污染物,对Ti O2/Zn S复合材料的光催化活性进行测试,并对这种纳米薄膜包覆微球复合材料的光催化机理进行讨论。结果表明复合材料光催化活性比纯的Ti O2和Zn S强,其中60%Ti/Zn复合材料拥有最高的降解效率。