發(fā)布時間：2020-11-10 13:31

　　 納米Ag顆粒具有局域表面等離激元共振(LSPR)特性,能夠誘導光催化反應,是一種常用的光催化材料。但納米Ag的光生電子與空穴容易復合,降低了光催化性能。本文利用三種方法來提升納米Ag顆粒膜的光催化性能,分別為氧化處理,與納米Cu復合,與TiO_2復合。利用表面增強拉曼光譜研究納米Ag顆粒膜氧化、與納米Cu復合后的選擇性光催化反應。圍繞該主題,本文開展以下工作:一、利用等離子體輻照及氧氣氛圍退火對納米Ag顆粒膜進行氧化處理,研究其對氨基苯硫酚(PATP)的選擇性催化氧化性能。結果表明,納米Ag顆粒膜經(jīng)氧化處理后的催化性能有了顯著提升,經(jīng)等離子體輻照后產(chǎn)生了親電子氧(O~-),而經(jīng)氧氣退火后產(chǎn)生了超氧離子(O_2~-)提高了選擇性催化性能。二、將納米Ag顆粒膜與納米Cu顆粒膜復合,研究其對硝基苯硫酚(PNTP)的選擇性催化還原性能。通過調整納米銀銅的蒸鍍順序,分別制備了納米Ag/Cu及納米Cu/Ag兩種構型的復合薄膜。研究結果表明,納米Ag/Cu復合薄膜的光催化性能較單層納米Ag膜的光催化性能有了顯著提升,而納米Cu/Ag復合薄膜的光催化性能提升幅度較小。我們認為其催化機理與納米Ag-Cu之間的相互作用導致的電荷轉移有關。三、將納米Ag顆粒膜與TiO_2薄膜復合,研究其對羅丹明6G(R6G)的催化性能。我們在xTiO_2-30sAgNPs構型及30sAgNPs-xTiO_2構型的基礎上提出了100sTiO_2-30sAgNPs-xTiO_2“三明治”構型復合薄膜。研究結果表明,100sTiO_2-30sAgNPs-xTiO_2構型在頂層TiO_2厚度為2nm時,光催化降解值最大,此時載流子的循環(huán)效率達到最高。本研究對深入理解納米Ag顆粒膜在選擇性催化反應中的催化機理有重要的意義。同時,也為更進一步提高納米Ag顆粒的催化性能提供了新的思路。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O657.37;X703;TB383.2
【部分圖文】：

中時常需要使用 Cl2、H2等較為危險或有一定毒害作用的試劑。此外，反應底物的轉化率、特定目標產(chǎn)物的產(chǎn)率及其選擇性也往往有一定的限制。光催化有機反應作為催化領域的分支之一，可利用納米 Ag 光生電子的還原和光生空穴的氧化將有機反應底物轉化為具有更高附加值的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)的有機合成工藝相比具有操作簡單、反應條件溫和、能耗低、反應過程清潔安全等優(yōu)點，因而具有廣闊的應用前景和可觀的研究價值。工業(yè)生產(chǎn)中，常見的催化反應如乙烯氧化制環(huán)氧乙烷，反應溫度約 200℃，壓力約 20MPa，參加反應的乙烯和氧氣混合均勻后，與循環(huán)氣一同進入固定床反應器中，在 Ag 催化劑的作用下，發(fā)生乙烯氧化反應，主反應生成目的標產(chǎn)物環(huán)氧乙烷，副反應中生成二氧化碳、水及少量的醛、酸類雜質。在乙烯分子結構中,含有性質非常活潑的碳碳雙鍵。按乙烯的氧化程度，乙烯氧化過程可分為部分氧化和深度氧化兩種情況。在一定催化氧化條件下，乙烯分子中碳碳雙可以選擇性氧化生成環(huán)氧乙烷，為了提高目標產(chǎn)物的產(chǎn)率，通常對催化劑進行適當?shù)母倪M。如圖 1.1 所述，提升光催化反應選擇性的策略大致可分為對催化劑本身的修飾、改性和對反應體系實驗條件的優(yōu)化這三類。本文將選擇合適的三種方式以提高納米 Ag 顆粒膜的選擇性催化反應性能。

第一章 緒論面等離激元共振（LSPR） 的含義光照射到尺寸小于光的波長的金屬納米顆粒表面時，ion Band，CB）上的自由電子相對于納米顆粒來回振蕩，使得蕩的電磁場。如圖 1.2 所示，當入射光的頻率與金屬納米顆粒頻率一致時發(fā)生共振，此時振蕩的幅度最大，我們稱這種現(xiàn)元共振[19]。

圖 1.3 (a)納米 Ag、Au、Cu 顆粒的消光譜[23](b)納米 Ag 線、Ag 球、Ag 立方結構消光譜[24](c)Ag 立方結構隨顆粒尺寸變化的消光譜[24]Fig 1.3 Extinction spectra of sub 100nm Ag, Au and Cu nanoparticles(a) Extinction spectraof Ag wire, cube and sphere nanoparticles(b) Extinction spectra of Ag cube can be tunedby changing size of nanoparticles(c)1.3 表面增強拉曼散射在認識了金屬的等離激元共振效應后，通過對其 LSPR 性質的調控，金屬納米材料得到了更加廣泛的應用。其中表面增強拉曼散射（Surface Enhanced RamanScattering，SERS）是目前較為前端的應用[25]。由于金屬納米結構的等離激元共振效應會產(chǎn)生特殊的光電效應，導致了金屬納米結構局域的電磁場得到顯著增強[26]，使其表面吸附分子的常規(guī)拉曼散射強度增強了數(shù)十個量級，從而實現(xiàn)單分子檢測[27]。1.3.1 拉曼散射的簡介在自然界中，當一束光入射到介質表面時，會發(fā)生反射、透射或散射。在量
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本文編號：2877988