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光催化现象自被发现以来,一直成为研究热点。理想的光催化剂需要具备能够实现可见光响应、光催化效率高、性能稳定、价廉易得等优点,如何开发和制备出理想催化剂成为了光催化技术研究工作的重中之重。Ag3PO4光催化剂作为一种高效的可见光光催化剂,备受关注。本文通过对Ag3PO4采用形貌控制、掺杂、构造异质结等手段,制备出一系列新型光催化剂,探讨了其结构、物理和光吸收等特性,研究了其光催化降解性能和稳定性,最终提出了其可能的光催化降解机制。本文的研究结果主要有以下内容:1.采用水溶性高分子羧甲基纤维素钠(CMC)通过离子交换法对Ag3PO4的合成进行形貌控制,制备了一系列形貌控制组Ag3PO4样品。表征分析表明:CMC对Ag3PO4的形貌形成产生了影响,当加入的CMC与Ag3PO4质量比为1:500时,Ag3PO4样品中出现了类三角包的形貌结构;形貌控制Ag3PO4样品的能带宽度分别为2.26 eV、2.34 eV和2.31 eV。在可见光降解罗丹明B(RhB)或甲基橙(MO)的实验中,与对照组Ag3PO4相比,形貌控制组Ag3PO4样品的光催化降解效果有了显著提高,其中,当加入的CMC与Ag3PO4质量比为1:500时,Ag3PO4样品的光催化降解效果最好,这可归结于催化剂形成的类三角包的形貌结构。2.通过离子交换法制备了 Ba元素掺杂改性Ag3P04即Ba-Ag3PO4样品。表征分析表明:Ba掺杂影响了 Ag3PO4的晶体结构,且当Ba掺杂量为4wt%时,甚至有新物质产生;0.5wt%、1wt%、2wt%和4wt%Ba掺杂Ag3PO4样品的能带宽度分别为2.39 eV、2.31 eV、2.30 eV和2.28 eV。在可见光光催化降解RhB或MO实验中,1wt%Ba-Ag3PO4降解效果最好,与纯Ag3PO4相比,反应12 min后,其对RhB的去除率提高了约9.3%;反应24 min后,其对MO的去除率提高了约41.9%。TOC测试结果显示:Ba-Ag3PO4能够将MO不断矿化。在MO的四轮循环降解实验中,1wt%Ba-Ag3PO4表现出了良好的稳定性。活性物种探索实验表明:在1wt%Ba-Ag3PO4样品对MO的降解过程中,起主导作用的活性物种依次是空穴(h+)和超氧负离子(O2·-)。3.采用固相烧结法首次制备了催化剂BaGd2MoO7和BaIn2MoO7。表征分析表明:制备的BaGd2MoO7和BaIn2MoO7催化剂纯度较高,都是单相,呈不规则球形,且粒径在纳米级别;晶体形成了空间群为Fd3m的立方晶系烧绿石结构;BaGd2MoO7和BaIn2MoO7晶体的能带宽度分别为2.49 eV和2.62 eV,说明了催化剂能够实现可见光响应。在可见光光催化降解MO实验中,BaGd2MoO7、Baln2MoO7和N-Ti02在反应240 min后,对MO的去除率分别为近100%、83.6%和61.6%,由此可见,BaGd2Mo07和BaIn2MoO7都表现出了比N-TiO2更高的光催化活性,且BaGd2MoO7的光催化活性最高。4.采用离子交换法制备了 Ag3PO4/BaGd2MoO7异质结光催化剂,BaGd2MoO7所占Ag3PO4的质量百分比分别为10wt%、25wt%和50wt%。表征分析表明:异质结催化剂中存在Ag3PO4和BaGd2MoO7两种晶体结构;异质结催化剂的能带宽度分别为2.38 eV、2.35 eV和2.30 eV。在可见光光催化降解RhB实验中,BaGd2MoO7所占比例较低的异质结催化剂的光催化效果几乎与纯Ag3P04相当,在反应18 min后,都几乎将RhB降解完全;但在降解MO的实验中,降解效果却出现显著下降。TOC测试结果显示:Ag3PO4/25wt%BaGd2MoO7催化剂对RhB的矿化率要比纯Ag3PO4高。在RhB的四轮循环降解实验中,通过Ba掺杂改性后的异质结催化剂表现出良好的稳定性,说明经过掺杂和构造异质结两种改性手段既能使Ag3P04保持较高的光催化活性,又能保持良好的稳定性,可达到节省材料的目的。活性物种探索实验表明:在1 wt%Ba-Ag3PO4/25wt%BaGd2MoO7催化剂对RhB的降解实验中,起主导作用的活性物种依次是轻基自由基(·OH)和超氧负离子(O2--)。经过理论估算:BaGd2Mo07催化剂的价带和导带能带位置(ECB=-0.37 eV,EVB=2.09 eV)都要比1wt%Ba-Ag3PO4(EcB=0.31 eV,EVB=2.62 eV)更负,因此能够促进光生电子空穴的分离,从而使异质结催化剂保持较高的光催化活性。最后,提出了异质结催化剂可能的光催化反应机制。