AgCl光催化性能与机理研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:LILLER1010
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自20世纪60年代光催化现象被人们发现以来,人们对其展开了广泛的研究,并发现光催化可用于降解环境中的无机或者有机污染物质。研究证明,卤化银不仅能用于摄影技术,还可用于光催化,尤其AgCl是近年来发现的一种新型光催化剂。半导体光催化剂能够光催化降解很多有机污染物,使它们快速彻底矿化为CO2,H2O以及一些小分子有机物。当半导体光催化剂吸收足够能量的光子时,其价带电子从价带跃迁到导带,这便产生了光生电子(e-)和空穴(h+),而光生电子和空穴是良好的还原剂和氧化剂,能够引起表面催化反应。其中纳米TiO2半导体光催化剂倍受人们青睐。科学家在利用AgCl光催化分解水时发现,在近紫外光照射下,AgCl会产生光生电子和空穴,这与二氧化钛的光催化过程相似,于是人们推测,AgCl光催化降解环境中有机污染物的机理应该与纳米TiO2相类似。本文通过硝酸银与氯化钠在水溶液中直接反映制备AgCl光催化剂,考察了它对有机染料甲基紫及直接湖蓝5B的吸附作用及光催化降解效果,并与空白实验进行了对照。通过照射前后AgCl的X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及紫外可见漫反射光谱扫描(DRUVS)对AgCl光催化剂进行了表征,反应前后的AgCl其自身性质几乎没有发生变化,但是经照射后,颗粒表面的AgCl会部分分解产生许多Ag团簇,Ag团簇的粒径分布广泛,从而使样品在可见光区域有广泛吸收,使得光催化剂能更有效地利用光源。由吸附实验可知,AgCl对染料的吸附曲线属于典型的IUPAC II型等温线。实验过程中,我们研究了不同光源、pH、催化剂用量、染料浓度等因素对染料光催化降解的影响,并与纳米TiO2对甲基紫及直接湖蓝5B的光催化效果做了比较。结果表明,AgCl在紫外光及可见光照射下都有良好的光催化活性,pH对AgCl的光催化活性影响不大,加大催化剂的用量能够提高光催化效果,染料浓度越大降解速率越小。由降解不同时间的染料溶液的紫外可见吸收光谱扫描图可知,AgCl光催化甲基紫的降解较为彻底;直接湖蓝5B的降解过程中产生了在400nm波长处有吸收峰的中间产物,并且在AgCl光催化剂存在条件下,该中间产物经长时间的紫外或者可见光照射都不能被完全去除。本文通过研究乙醇对AgCl的光催化的影响及AgCl在经紫外及可见光照射后的荧光谱图,探讨了AgCl的光催化的机理,结果表明,AgCl光催化机理并非同纳米TiO2一样是由于产生了具有强氧化性的羟基自由基(·OH),而是由于产生了氯自由基(Cl·)。
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