AgX修饰的铋系纳米材料的制备及其光催化性能研究

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时代的发展使得人们在追求高质量生活的同时也逐渐注重当前的环境问题。半导体光催化技术作为一种新型的环境治理技术由于其诸多的优点引起了科研工作者的关注。提高光催化性能的方法有贵金属负载、离子掺杂、染料敏化、半导体复合等。而半导体复合,是通过半导体之间电子空穴的迁移,来提高载流子的分离效率,是目前最有效的手段。本论文主要采用该种方法,以AgX作为助催化剂,修饰Bi5O7I、Bi304Br,从而获得高效的复合半导体光催化剂。论文第一部分在AgI/Bi5O7I复合物纳米结构制备方面做了尝试性工作。首先通过水热法制备了 Bi4O5I2纳米中间体,再通过原位沉积的方法将AgI负载上,最后利用高温焙烧的方法将Bi4O5I2转化为Bi5O7I,得到AgI/Bi5O7I,通过X射线粉末衍射(XRD),紫外可见漫反射(UV-visDRS),扫描电子显微镜(SEM)等技术对所制备催化剂的结构和形貌进行了表征,证实了催化剂为AgI/Bi5O7I结构且具有花瓣状的形貌。活性评价实验表明所制备样品具有较高的光催化活性。论文第二部分用简单的水热法制备了 Bi5O7I微米棒,再通过离子交换法制备AgI/Bi5O7I半导体光催化剂。该复合催化剂表现出了优秀的可见光催化活性。为了探究其结构、光学性能等,对该催化剂进行了一系列的表征,依据表征结果提出了催化反应机理。其中,XRD和Raman表征证实半导体催化剂主要由AgI和Bi5O7I构成,而XPS表征则表明催化剂中还存在少量的金属银纳米颗粒,即所合成的复合催化剂为Ag-AgI-Bi5O7I三元组分。而这三者之间的协同作用是催化剂高性能的原因所在。论文第三部分介绍了 AgBr/Bi3O4Br半导体光催化剂的研究工作。该光催化剂采用AgNO3和Bi3O4Br之间的离子交换法制备。在可见光照射下降解罗丹明B(RhB)溶液过程中,催化剂表现出优良的活性和稳定性,当AgBr含量为5%时催化剂的活性最高,降解速率达到了0.032 min-1,是纯相Bi3O4Br的2.5倍。通过对催化剂系统的结构、光学性质表征可知,该复合催化剂为三元体系,Ag纳米粒子,AgBr和Bi3O4Br三者的共同作用使光生电子空穴对得到有效的分离,从而促进了 Bi3O4Br光催化活性大幅度的提高。
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