IVA和VB族銀基復(fù)合氧化物的光催化活性及穩(wěn)定性研究.pdf

1、工業(yè)發(fā)展促進(jìn)了新有機(jī)原料被不斷的開發(fā)利用，排放廢水中的污染物呈現(xiàn)復(fù)雜多樣性。工業(yè)廢水中除了重金屬污染物外，大多是各類有機(jī)污染物，較難處理。生物、化學(xué)及物理等傳統(tǒng)方法處理污染物的手段已不能滿足要求，因此，發(fā)展新方法以解決愈來愈嚴(yán)重的環(huán)境污染特別是水體污染問題越來越重要。近年來，將太陽能光催化技術(shù)應(yīng)用于水中污染物的處理以其價(jià)廉高效及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢引起了廣泛關(guān)注。
　　采用離子交換法，制備了多面體短棒狀 Ag2CO3光催化劑，該光催化劑

2、在可見光下對(duì)RhB、MO及MB等有機(jī)染料具有普遍的降解活性。利用單色波長輻照的方法及自由基捕獲實(shí)驗(yàn)揭示了RhB、MO及MB三種染料在光催化反應(yīng)過程中具有不同降解機(jī)理，超氧自由基、羥基自由基和空穴分別在RhB、MO及MB的降解過程中起主要作用。利用DFT理論計(jì)算了Ag2CO3的能帶和態(tài)密度分布特征，結(jié)果表明Ag5s軌道在導(dǎo)帶底起主導(dǎo)作用，并且Ag5s軌道之間也發(fā)生了雜化效應(yīng)，有效降低了電子的有效質(zhì)量，有利于光生電子和光生空穴的分離與遷移，

3、增強(qiáng)光催化活性。
　　采用兩步離子交換法，制備了AgX(X=Cl, Br, I)納米粒子表面修飾的Ag2CO3/AgX(X=Cl, Br, I)異質(zhì)結(jié)光催化劑，該光催化劑較Ag2CO3既增強(qiáng)了對(duì)RhB、MO及MB染料的光催化降解活性又改善了穩(wěn)定性。XPS分析表明AgX在Ag2CO3表面以化學(xué)鍵合作用相結(jié)合，有利于載流子的傳輸和分離。光電化學(xué)和熒光性質(zhì)表明與Ag2CO3相比異質(zhì)結(jié)顯著提高了光生電子-空穴對(duì)的分離效率。單色波長輻照實(shí)驗(yàn)

4、揭示了異質(zhì)結(jié)存在不同程度的染料敏化效應(yīng)來自于AgX。詳細(xì)討論了Ag2CO3、AgX和RhB染料之間的載流子傳輸機(jī)理。
　　采用固相反應(yīng)法，制備了Ag2Nb(Ta)4O11光催化劑，在模擬太陽光下對(duì)RhB、MO及MB三種染料具有普遍的光催化降解活性。同時(shí)，Ag2Nb(Ta)4O11光催化劑降解RhB(MB)循環(huán)運(yùn)行40(50)次后活性幾乎沒有降低，顯示出較高的穩(wěn)定性。同時(shí)，Ag2Ta4O11還具有優(yōu)異的光催化制氫活性，可實(shí)現(xiàn)長達(dá)5天

5、的穩(wěn)定制氫活性及經(jīng)過30天的腐蝕后仍具有制氫活性。使用過的Ag2Nb(Ta)4O11樣品經(jīng)過再煅燒可實(shí)現(xiàn)光催化劑和活性的雙重再生。DFT理論計(jì)算表明其價(jià)帶主要由 Ag4d和O2p軌道組成，降低了帶隙。Ag4d和O2p軌道高度重疊表明它們之間存在強(qiáng)烈的鍵合作用，對(duì) Ag2Nb(Ta)4O11的穩(wěn)定性起重要作用。Ag2Nb(Ta)4O11的層狀晶體結(jié)構(gòu)特征及晶體內(nèi)部的Nb(Ta)O6、Nb(Ta)O7和AgO6多面體構(gòu)成的交錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)可形成電子

6、和空穴輸運(yùn)通道，有利于載流子的分離和傳輸。AgO6八面體中Ag原子與周圍的6個(gè)O原子形成配位鍵，有助于提高Ag2Nb(Ta)4O11光催化劑的穩(wěn)定性。
　　采用水熱法，通過將限量的Ag+離子引入V2O5中制備了Ag0.68V2O5納米片及Ag0.68V2O5分級(jí)結(jié)構(gòu)。獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)使其吸收邊擴(kuò)展到紅外光區(qū)，達(dá)到了900 nm，光吸收范圍幾乎覆蓋了太陽光譜的60％。結(jié)合Ag0.68V2O5的光吸收和電子結(jié)構(gòu)特征，限量的Ag+離子引入