發(fā)布時(shí)間：2020-04-24 04:29

【摘要】：近年來,能源短缺和環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重,已成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。作為解決這些問題最有前途的方案之一,半導(dǎo)體光催化技術(shù)已經(jīng)引起了人們的極大關(guān)注,因?yàn)樗且环N能源清潔無污染的“綠色”技術(shù)。但是單一的半導(dǎo)體光催化劑總會(huì)存在傳質(zhì)效率低、光生電子-空穴對(duì)復(fù)合較快等一系列問題,因此尋找一種有效途徑來解決此類問題對(duì)光催化性能的提高具有深遠(yuǎn)意義。研究發(fā)現(xiàn),半導(dǎo)體與其他物質(zhì)(如其他半導(dǎo)體、金屬、碳材料等)復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí),能夠快速的轉(zhuǎn)移光生載流子,有效提高傳質(zhì)效率,降低光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合率,從而提高半導(dǎo)體的光催化性能。本論文以三氧化鎢(WO_3)半導(dǎo)體材料為主體,通過簡單的室溫沉淀法、煅燒法與水熱法等相結(jié)合,設(shè)計(jì)合成了兩種半導(dǎo)體-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑,并使用XRD、XPS、TEM、SEM、HRTEM、PL、UV-vis DRS等表征手段對(duì)其相結(jié)構(gòu)、形貌以及光吸收等性質(zhì)進(jìn)行了分析,且以可見光照射下降解水中污染物為模型,對(duì)所制備的復(fù)合光催化材料的性能展開了一系列研究,具體結(jié)果如下:(1)通過結(jié)合簡單的水熱法和常溫沉淀法,制備得到了Ag_2WO_4/WO_3納米異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑,并對(duì)其相結(jié)構(gòu)、形貌及光吸收等性質(zhì)進(jìn)行了表征,結(jié)果表明,我們成功制備出不含雜質(zhì)的Ag_2WO_4/WO_3納米異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑,Ag_2WO_4納米粒子均勻分散在WO_3表面,且復(fù)合光催化劑在可見光區(qū)具有較好的光吸收。通過可見光照射下催化降解污染物RhB和MO,我們對(duì)Ag_2WO_4/WO_3納米異質(zhì)結(jié)光催化劑的性能進(jìn)行了研究,并對(duì)其光催化機(jī)理以及循環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行了探究。研究結(jié)果表明,Ag_2WO_4/WO_3納米異質(zhì)結(jié)光催化劑具有良好的光催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性,光催化降解過程中的主要活性物種為h~+和·OH。(2)通過結(jié)合簡單的煅燒法和水熱法,制備得到了WO_3/g-C_3N_4納米異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑,并對(duì)其相結(jié)構(gòu)、形貌及光吸收等性質(zhì)進(jìn)行了基本表征,結(jié)果表明,我們制備得到了WO_3/g-C_3N_4納米異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑,WO_3納米片與g-C_3N_4納米片接觸形成有效的異質(zhì)結(jié),且催化劑在可見光范圍內(nèi)有良好的吸收。通過可見光照射下催化降解污染物RhB,我們對(duì)WO_3/g-C_3N_4納米異質(zhì)結(jié)材料的光催化性能進(jìn)行了研究,并對(duì)其光催化機(jī)理以及循環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行了探討。研究結(jié)果表明,WO_3/g-C_3N_4納米異質(zhì)結(jié)具有良好的光催化性能和循環(huán)穩(wěn)定性,光催化降解污染物的過程中采用的是Z型異質(zhì)結(jié)躍遷方式,其中起主要作用的活性物種為·O_2~-和·OH。
【圖文】：

i2WO6/TiO2的 SEM (A) 和 HRTEM (B) 圖片[6]；SnO2/TiO2的 SEHRTEM (D) 圖片[8]o 課題組通過簡單的研磨和煅燒法成功合成了 WO3/g-C3N4復(fù)合脫硫的性質(zhì)進(jìn)行了研究[10]。結(jié)果表明，WO3/g-C3N4復(fù)合材料著提高。）合成具有特殊形貌的半導(dǎo)體材料尺寸不斷的減小，表面原子的相對(duì)比例不斷增加，原子的。當(dāng)它減小到納米尺度時(shí)，這種尺寸的變化反饋到物質(zhì)的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出一系列奇特的效應(yīng)。納米材料比表面積較大，表面能較粒之間能夠緊密的結(jié)合，使得范德華力能夠在顆粒之間充分產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用力。這種異于通常情況的作用力會(huì)使得納多新的特性（光學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)、化學(xué)性能等）[4,11,

度計(jì)（中國普析有限公司生產(chǎn)，，TU-1900）來測定的。結(jié)果與討論 Ag2WO4/WO3異質(zhì)結(jié)光催化劑的相結(jié)構(gòu)、形貌和光吸收特性WO3納米片、Ag2WO4納米粒子和五個(gè) Ag2WO4/WO3納米復(fù)合物的晶通過 X-射線粉末衍射法所測。純相 WO3樣品測得為單斜晶相（圖 2所有衍射峰都可以與JCPDS卡片號(hào)為PDF#83-0950的單斜相WO3的應(yīng)。如圖 2.1g 所示，純相 Ag2WO4在 2θ 值為 18.4°、30.1°、32.2°和有明顯的衍射峰，這些衍射峰與 JCPDS 卡片號(hào)為 PDF#33-1195 的六O4的（0 2 0）、（0 2 2）、（2 2 0）和（0 4 2）晶面的衍射峰相吻合。而O4/WO3納米復(fù)合物的 XRD 圖譜則同時(shí)具有 WO3和 Ag2WO4的衍射O4衍射峰的強(qiáng)度隨 Ag2WO4在復(fù)合物中含量的增加而變強(qiáng)（圖 2.1b-中Ag2WO4的具體含量是通過電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（AE所測，結(jié)果如表格 2.1 所示。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O643.36;O644.1

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本文編號(hào)：2638526