本文關(guān)鍵詞：石墨相氮化碳基復(fù)合型光催化劑的制備及光催化性能研究

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【摘要】：能源和環(huán)境是當今社會面臨的兩大問題,因此發(fā)展一種利用可再生能源且對環(huán)境友好的技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。光催化技術(shù)是近幾年興起的一項新型技術(shù),它可以有效的解決上述人類所面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。TiO_2以其獨特的優(yōu)點成為光催化領(lǐng)域中研究和應(yīng)用最為廣泛的一種半導(dǎo)體材料,但是由于其禁帶寬度較寬,不能吸收占太陽光大多數(shù)的可見光,且量子效率低,限制了它的廣泛應(yīng)用。因此對TiO_2進行改性,如離子摻雜、形貌修飾以及半導(dǎo)體復(fù)合等方法,以提高其光吸收率及在光催化反應(yīng)中的催化活性。與此同時,尋找新型的可見光響應(yīng)的高效光催化劑也是解決此問題的有效途徑之一。石墨相氮化碳(g-C_3N_4)是一種在可見光范圍有吸收的非金屬半導(dǎo)體材料,它具有獨特的電子結(jié)構(gòu)以及優(yōu)越的光學性質(zhì)決定其能有效利用太陽能光譜中可見光部分進行光催化反應(yīng)。但傳統(tǒng)方法制備的g-C_3N_4仍然存在著比表面積小和量子效率低等缺點,需要選擇合適的方法對它進行修飾或改性,從而使其具有更高的光催化活性。因此,本文合成了兩種不同g-C_3N_4基復(fù)合型催化劑,并通過多種方法對其進行表征,研究探討了其光催化活性及光催化反應(yīng)機理。1.通過簡單的沉淀法制備了一系列不同Ag_3VO_4含量的且具有可見光響應(yīng)的Ag_3VO_4/g-C_3N_4復(fù)合型光催化劑,并且通過表征研究了各樣品的結(jié)構(gòu)及其光學性質(zhì)。此外,還考察了催化劑中Ag_3VO_4含量對其光催化活性的影響。通過XRD、 FT-IR及XPS對催化劑的結(jié)構(gòu)進行分析,結(jié)果表明,Ag_3VO_4和g-C_3N_4進行了有效的復(fù)合,且Ag_3VO_4的引入并沒有使g-C_3N_4的結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的改變。由UV-visDRS分析結(jié)果得出Ag_3VO_4的引入使g-C_3N_4對可見光的吸收發(fā)生了明顯的紅移,且由于Ag_3VO_4和g-C_3N_4能帶的相互匹配促進光生載流子的有效分離,從而提高光催化反應(yīng)效率。2.通過光沉積法制備了一系列不同Ag含量的等離子型可見光響應(yīng)的Ag_2O/Ag/g-C_3N_4NS異質(zhì)結(jié)光催化劑,考察了在可見光下催化劑降解RhB的反應(yīng)活性,并采用TEM、AFM、XRD、XPS、FT-IR、UV-vis等方法對光催化劑的形貌、結(jié)構(gòu)以及光學性質(zhì)等物理化學性質(zhì)進行研究。實驗結(jié)果表明,Ag(10.0)/g-C_3N_4 NS催化劑在可見光的照射下表現(xiàn)出最好的光催化活性,40 min內(nèi)將1.0×10-5 mol·L-1的RhB完全降解至無色,且在5次循環(huán)后,光催化活性沒有明顯減小,表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。由于Ag顆粒的表面等離子共軛效應(yīng)以及Ag物種與g-C_3N_4NS所形成的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),使Ag_2O/Ag/g-C_3N_4 NS對可見光的響應(yīng)明顯增強,光催化性能顯著提高。
【學位授予單位】：浙江師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;O644.1

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本文編號：1168608