【摘要】：納米Ag顆粒具有局域表面等離激元共振(LSPR)特性,能夠誘導(dǎo)可見光光催化,因此在光催化領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。本組前期研究表明,納米Ag經(jīng)過等離子體氧化后,光催化性能大幅度提高,為探究機(jī)理,本文研究了納米Ag的氧化及其氧化物的分解過程。另外,金屬納米顆粒復(fù)合亦能夠顯著提高納米Ag的光催化性能,本文采用納米Cu顆粒與納米Ag顆粒復(fù)合,探究納米AgCu復(fù)合對(duì)納米Ag光催化性能的改善并分析其機(jī)理。主要包括以下兩個(gè)部分:第一部分探究了納米Ag的氧化及其氧化物的分解過程。首先采用真空電阻蒸發(fā)鍍膜方法制備納米Ag顆粒膜。利用氧等離子體輻照不同時(shí)長(zhǎng)對(duì)納米Ag進(jìn)行氧化,隨后將氧化后樣品在N_2中進(jìn)行退火處理,調(diào)整退火溫度及退火時(shí)間,將氧化銀分解。對(duì)樣品的紫外-可見吸收光譜、拉曼增強(qiáng)性能、物性變化及表面形貌進(jìn)行了表征。根據(jù)表征結(jié)果建立了納米Ag氧化及其氧化物分解過程的模型。研究結(jié)果表明,氧等離子體輻照不能使納米Ag完全氧化,輻照時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)生成更高價(jià)態(tài)的氧化銀。沒有被氧化的納米Ag的表面等離激元共振被氧化銀阻尼,這種阻尼是提高光催化效率的機(jī)制之一,另外,氧化后表面吸附的親電子氧也有助于提高光催化效率。第二部分探究了納米AgCu復(fù)合對(duì)納米Ag光催化性能的改善及改善機(jī)理。從構(gòu)型、納米Ag、Cu比例、樣品表面含氧量三個(gè)方面進(jìn)行了研究。采用真空電阻蒸發(fā)鍍膜方法制備復(fù)合薄膜,改變納米Ag、Cu的沉積順序調(diào)整薄膜構(gòu)型;改變納米Cu、Ag顆粒膜厚度調(diào)整納米Ag、Cu比例;利用氧等離子體輻照改變樣品表面含氧量。對(duì)樣品的紫外-可見吸收光譜及表面形貌進(jìn)行了表征,測(cè)試樣品的光催化性能。研究結(jié)果表明,納米Cu、Ag顆粒復(fù)合的構(gòu)型影響復(fù)合結(jié)構(gòu)的光催化性能,以納米Cu顆粒膜為基體沉積納米Ag,可顯著改善納米Ag的光催化性能,對(duì)一定量的納米Cu,沉積適量納米Ag,可使納米Ag/Cu薄膜光催化性能最佳,與納米Ag相比,提升率最高達(dá)342%;納米Ag/Cu薄膜經(jīng)氧等離子體輻照后,光催化性能進(jìn)一步提升約35%。分析了光催化性能的改善機(jī)理。本研究對(duì)納米Ag光催化性能提升機(jī)理及方法的研究有科學(xué)意義,促進(jìn)了納米Ag在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O643.36;TB383.1
【圖文】：

圖 1.1 納米 Ag 光催化機(jī)理示意圖Fig 1.1 Schematic view for photocatalytic reaction mechanism of Ag1.3 提高納米 Ag 光催化效率的方法納米 Ag 作為光催化劑時(shí)，光生電子與空穴容易復(fù)合，限制了納米 Ag 的光催化性能。為使納米 Ag 可以更好地應(yīng)用于光催化領(lǐng)域，需改善其光催化性能。目前用于提高納米 Ag 光催化性能的方法大致可以分為以下幾種：1、與 TiO2復(fù)合；2、將納米 Ag 進(jìn)行氧化；3、與其他金屬納米顆粒復(fù)合。1.3.1 TiO2復(fù)合改善光催化性能使用 TiO2與納米 Ag 顆粒復(fù)合可以有效改善納米 Ag 的光催化性能。因?yàn)橛捎?TiO2與納米 Ag 的費(fèi)米能級(jí)存在差異，當(dāng) TiO2與納米 Ag 顆粒進(jìn)行復(fù)合時(shí)，電荷將會(huì)從費(fèi)米能級(jí)較高的 TiO2轉(zhuǎn)移到費(fèi)米能級(jí)較低的納米 Ag 顆粒表面，當(dāng)兩者的費(fèi)米能級(jí)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，形成肖特基(Schottky)能壘。也就是說，當(dāng) TiO2半導(dǎo)體與金屬 Ag 納米顆粒接觸后，使得納米顆粒表面的電荷分布情況改變，所以

圖 1.2 摩爾比為(a)2:1 和(b)1:1 的 Ag-Cu 雙金屬顆粒 TEM 圖像 1.2 TEM images of Ag-Cu nanoparticles with molar ratios of (a) 2: 1 and (b)微乳液法制備納米 Ag、Cu 復(fù)合顆粒同樣是目前常用的制備方法，使用乳液透明且均勻，熱力學(xué)穩(wěn)定[45]，十分適合用于制備納米顆粒，并且室溫下進(jìn)行，與其他制樣方法相比，具有反應(yīng)溫度要求低、可在大氣壓制樣的優(yōu)點(diǎn)[46]。Hongkui Wang 等人[47]采用水油微乳液法在網(wǎng)狀 γ 氧化備了納米 AgCu 雙金屬顆粒，該方法以 AgNO3和 Cu(NO3)2為原料，配g、Cu 比例的 AgNO3、Cu(NO3)2微乳液和水合肼微乳劑，在室溫下經(jīng)過后，將得到的沉淀物離心并煅燒，然后在高溫 H2中還原，最后在 N2室溫，制得網(wǎng)狀 γ-Al2O3負(fù)載的 AgCu 納米顆粒。.2 物理法采用化學(xué)方法制備的納米顆粒表面有化學(xué)試劑的殘余物，影響目標(biāo)分子粒的相互作用，并形成干擾信號(hào)，減弱納米顆粒局域表面等離激元的增[49][50]

.3 (a)Ag50Cu50樣品的 HRTEM 圖像; (b)原始 Ag-Cu 顆粒選定區(qū)域的衍射ig 1.3 (a) HRTEM images of the Ag50Cu50 prepared by PLD (b)Selected adiffraction patterns for initial Ag-Cu NPs此，研究人員嘗試采用真空法制備納米 AgCu 雙金屬催化劑，并研反應(yīng)的催化效果。Xiaoqiang Wu 等人[63]采用激光脈沖沉積在多孔 備了多種比例的 Ag-Cu 納米合金，包括 Ag、Cu 原子比為 50:50 的粒徑為 2.58nm 的 Ag-Cu 晶體顆粒嵌入非晶 Cu 薄膜中組成的樣品子比為 50:50 樣品的 HRTEM 圖像如圖 1.3 所示。Janghsing Hsieh 等系統(tǒng)進(jìn)行磁控濺射鍍膜，在真空環(huán)境下制備了納米 Cu-Ag 合金薄膜過程中，實(shí)現(xiàn)了對(duì) Cu、Ag 原子比的控制。納米 AgCu 雙金屬催化劑的應(yīng)用對(duì)納米 AgCu 雙金屬材料的研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)其對(duì)有機(jī)物氧化很強(qiáng)的催化作用，Xiaoqiang Wu 等人[57]通過實(shí)驗(yàn)證明了這一點(diǎn)，[65-66]

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2795801