Ag2O輔助合成半導(dǎo)體空心納米結(jié)構(gòu)及其光催化性能研究.pdf

1、因具有大的比表面積以及強(qiáng)的吸光性等優(yōu)點(diǎn)，空心納米半導(dǎo)體材料尤其是空心八面體半導(dǎo)體材料在光催化領(lǐng)域受到了廣泛地關(guān)注。然而由于缺乏合適的模板而且在高曲率處難以形成均一的包覆，空心八面體納米光催化材料的合成具有一定的難度和挑戰(zhàn)性。另一方面，銀類化合物因?yàn)榫哂袃?yōu)異的可見(jiàn)光光催化活性而表現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力，為了進(jìn)一步提高其光催化活性，有效的途徑之一便是合成空心結(jié)構(gòu)如空心八面體的銀類化合物納米材料。在本文中，以尺寸均一的Ag2O八面體納米材料為模板

2、，通過(guò)置換反應(yīng)和Kirkendall效應(yīng)輔助可控地合成了系列空心八面體銀類化合物納米材料如Ag2S、AgCl等。具體工作如下：
　　第一，以Ag2O八面體為模板通過(guò)置換反應(yīng)可控制備了壁厚為4 nm的Ag2S空心八面體。探索了不同硫源(硫脲和硫化鈉)、不同介質(zhì)(水和乙醇)和反應(yīng)時(shí)間等條件對(duì) Ag2S形貌和微結(jié)構(gòu)的影響，并通過(guò)相關(guān)表征如 SEM、TEM、EDX、XRD及UV-vis表明：硫源和反應(yīng)介質(zhì)在空心Ag2S的可控制備中扮演了重

3、要的角色。其可能的形成機(jī)制在于Ag2O模板和硫源(硫脲和硫化鈉)在不同介質(zhì)中釋放 Ag+和 S2-的速度和方式不同，導(dǎo)致了不同的 Ag2S成核和生長(zhǎng)方式，從而獲得了不同Ag2S形貌的可控制備。在隨后的光催化實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Ag2O@Ag2S八面體復(fù)合材料表現(xiàn)了良好的可見(jiàn)光光催化活性(k=0.04/min)，其為相同Ag2O八面體光催化劑的4.6倍。其光催化活性的提高得益于Ag2S的超薄八面體結(jié)構(gòu)以及Ag2O和Ag2S良好的能級(jí)匹配和耦合，從而

4、促進(jìn)了Ag2O和Ag2S光生電子和空穴有效地分離。
　　第二，以Ag2O八面體為模板通過(guò)Kikendall效應(yīng)可控制備了納米AgCl多孔空心八面體。探索了不同TiCl4用量、不同介質(zhì)(醇水比)和反應(yīng)時(shí)間等條件對(duì)AgCl形貌和微結(jié)構(gòu)的影響，并通過(guò) SEM、TEM、EDX、XRD和 UV-vis對(duì)形貌和微結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征?？煽刂苽淞顺叽缇?、壁厚為10-20 nm的AgCl多孔空心八面體。其可能的形成機(jī)制為：通過(guò)TiCl4在乙醇溶液中的酯

5、化反應(yīng)可控釋放Cl-離子，從而有效控制 AgCl的成核與生長(zhǎng)，再通過(guò) Kirkendall效應(yīng)(Ag+擴(kuò)散速度大于 Cl-速度)形成了納米AgCl多孔空心八面體。在隨后的光催化實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)AgCl多孔空心八面體表現(xiàn)了良好的可見(jiàn)光光催化活性(k=0.39/min)，為AgCl塊體光催化劑的2倍，且光催化循環(huán)性能穩(wěn)定。其光催化活性和穩(wěn)定性的提高得益于AgCl多孔空心八面體大的比表面積、良好的可見(jiàn)光吸收以及貴金屬Ag的局域等離子共振效應(yīng)。