本文關(guān)鍵詞：硫化銦銀基光催化劑的制備及其性能研究

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【摘要】：光催化材料在光伏、光電、光催化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用使得光催化技術(shù)在解決當前的環(huán)境、能源及可持續(xù)發(fā)展等問題上具有相當?shù)膬?yōu)勢。本論文以硫化銦銀為研究對象,旨在探究材料的規(guī)�；苽浼案男�、單元過程的調(diào)控、生長機理及光催化機理等。實驗采用簡易的共沉淀法制備催化活性高、礦化能力強、光譜響應(yīng)范圍寬的硫化銦銀基光催化劑。另外,實驗引進功能化的碳納米管及介孔氮化碳對硫化銦銀功能化修飾。具體研究內(nèi)容和結(jié)論歸納如下:(1)窄帶隙富銦型AgInS2光催化劑的制備及其性能研究。實驗采用一鍋共沉淀法,分別以AgNO3、In(Cl)3?4H2O為銀源和銦源,以硫代乙酰胺(TAA)為硫源和沉淀劑,通過調(diào)控體系反應(yīng)溫度、TAA投料量、溶劑及前驅(qū)體中In/Ag摩爾比以優(yōu)化合成方案。實驗通過一系列表征技術(shù)對合成產(chǎn)物的物相、形貌、結(jié)構(gòu)及光電性能進行分析,且以甲基橙和鄰硝基苯酚為降解底物,研究AgIn S2光催化活性及礦化程度,推導(dǎo)其降解機理。實驗發(fā)現(xiàn)前驅(qū)體中In/Ag摩爾比對產(chǎn)物的形貌、光電性能及光催化活性有影響。當In/Ag為9時,AgInS2(In/Ag=9)的帶隙能為1.62 eV,光電流密度為11μA?cm-2,且呈現(xiàn)出較高的催化活性。優(yōu)異的光催化活性歸因于Ag+-In3+前驅(qū)體與乙二醇的協(xié)同效應(yīng)、較強的可見光響應(yīng)能力、較窄的帶隙能及較多的光生載流子等。(2)AgIn5S8(AIS)及改性AIS復(fù)合光催化劑(CNT/AIS、g-C3N4/AIS)的制備及其性能研究。首先分別以AgNO3、In(NO3)3?xH2O和硫代乙酰胺為原料,采用共沉淀法,在水溶液中低溫制備立方尖晶石相AIS光催化劑,通過考察合成過程中樣品的晶相、形貌、水合粒徑及交流阻抗演變情況推導(dǎo)AIS晶體生長機理。實驗以功能化的碳納米管分散液(f-MWCNT)和介孔氮化碳(mpg-C3N4)為載體對AIS功能化修飾。通過一系列物相、結(jié)構(gòu)、光電性能及光催化活性測試,確定優(yōu)化的碳材料(f-MWCNT、mpg-C3N4)與AIS之間的比例均為3 wt%。復(fù)合材料呈現(xiàn)明顯優(yōu)異的光催化性能的原因可能是復(fù)合材料中引進的f-MWCNT作為電子受體,提高了AIS界面的電子傳輸能力和速度;而引進的mpg-C3N4與AIS能帶匹配,耦合形成異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料,從而提高材料的催化活性。
【關(guān)鍵詞】：光催化 降解 改性 能帶調(diào)控 機理
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 引言9-11
• 1.2 光催化技術(shù)概述11-15
• 1.2.1 光催化作用機理11-12
• 1.2.2 光催化劑的改性12-14
• 1.2.3 光催化技術(shù)的應(yīng)用14-15
• 1.3 金屬硫化物光催化劑15-16
• 1.3.1 二元金屬硫化物15-16
• 1.3.2 多元金屬硫化物16
• 1.4 碳材料16-19
• 1.4.1 碳納米管17-18
• 1.4.2 氮化碳18-19
• 1.5 本課題研究的目的和主要內(nèi)容19-20
• 第二章 實驗所用主要原料、儀器及表征方法20-27
• 2.1 主要原料及設(shè)備20-21
• 2.2 材料的制備21-22
• 2.3 催化劑的表征22-26
• 2.3.1 X射線衍射22-23
• 2.3.2 掃描電鏡及EDS元素分析23
• 2.3.3 紫外可見漫反射吸收光譜23
• 2.3.4 傅里葉變換-紅外光譜23
• 2.3.5 光致發(fā)光光譜23-24
• 2.3.6 電化學(xué)性能測試24-25
• 2.3.7 Zeta電位及水合粒徑25
• 2.3.8 比表面積及孔隙度25-26
• 2.3.9 X-射線光電子能譜26
• 2.4 光催化活性評價實驗26-27
• 2.4.1 降解有機污染物26
• 2.4.2 還原重金屬Cr~(6+)26-27
• 第三章 窄帶隙富銦型AgInS_2光催化劑的制備及其性能研究27-44
• 3.1 前言27-28
• 3.2 AgInS_2光催化劑的制備28
• 3.3 結(jié)果與討論28-43
• 3.3.1 優(yōu)化合成方案28-31
• 3.3.2 晶相及表面結(jié)構(gòu)分析31-35
• 3.3.3 光電性能研究35-37
• 3.3.4 光催化活性評價37-41
• 3.3.5 光催化機理分析41-43
• 3.4 小結(jié)43-44
• 第四章 AIS及CNT/AIS、g-C_3N_4/AIS復(fù)合光催化劑的制備及其性能研究44-66
• 4.1 引言44-45
• 4.2 實驗45-47
• 4.2.1 低溫共沉淀法合成AIS45
• 4.2.2 功能化碳納米管的制備45-46
• 4.2.3 mpg-C_3N_4的合成46
• 4.2.4 CNT/AIS、g-C_3N_4/AIS復(fù)合光催化劑的制備46-47
• 4.3 結(jié)果與討論47-65
• 4.3.1 AIS結(jié)構(gòu)及電化學(xué)表征47-50
• 4.3.2 產(chǎn)物的物相及表面結(jié)構(gòu)分析50-57
• 4.3.3 產(chǎn)物的光電性能分析57-59
• 4.3.4 光催化活性的評價59-62
• 4.3.5 AIS生長機理研究62-63
• 4.3.6 光催化降解機理研究63-65
• 4.4 小結(jié)65-66
• 全文結(jié)論66-67
• 參考文獻67-77
• 碩士期間科研成果77-78
• 致謝78-79

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