Au@Ag-TiO-,2-催化劑的制備及其光催化消除臭氧的研究.pdf

1、TiO2光催化活性高、穩(wěn)定性好，且價廉、無毒，是頗受重視的光催化劑。但是能量大于3.2 eV(λ<385 nm)的光才能使TiO2激發(fā)電子和空穴，且電子和空穴極易復(fù)合，這兩個因素制約著TiO2光催化技術(shù)的應(yīng)用。研究表明，通過對TiO2沉積貴金屬或其他金屬氧化物、硫化物，摻雜無機離子，光敏化以及表面還原處理等方法進行改性，可改善其光吸收，提高穩(wěn)態(tài)光降解量子效率及光催化效能，并拓展其光響應(yīng)范圍，實現(xiàn)由紫外光區(qū)向可見光區(qū)的移動。其中沉積貴金屬

2、是對TiO2進行改性的最主要方法。 本課題組前期工作以研究TiO2催化劑的Au改性為主，Au/TiO2催化劑在制備方法、催化活性影響因素以及實際應(yīng)用方面的研究已較為完善。Au/TiO2催化劑在催化消除臭氧反應(yīng)中具備初始活性較高，催化劑壽命較長的優(yōu)點，但其活性易受制備過程中氯離子和外加水汽的影響，這是制約Au/TiO2催化劑走向?qū)嵱没年P(guān)鍵性問題。因此，制備出能夠抗氯離子以及能夠抗?jié)竦男滦痛呋瘎墙窈笱芯康闹饕较颉?本

3、文采用溶膠法先制備出Au種子，繼而在Au種子外層包覆Ag殼層，從而制備出Au@Ag納米粒子，然后采用粉末-溶膠法將Au@Ag納米粒子負載于TiO2，制備負載型的納米Au@Ag/TiO2催化劑。用紫外-可見吸收光譜、紫外-可見反射光譜、X射線光電子能譜、X射線電子衍射、透射電子顯微鏡等實驗手段對Au溶膠、Au@Ag溶膠以及Au@Ag/TiO2催化劑進行了一系列表征，并考察了Au@Ag/TiO2催化劑上臭氧的光催化消除性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Au@

4、Ag/TiO2催化劑在黑光燈照射下，具備消除臭氧的性能，但是初始活性及穩(wěn)定性尚不夠理想。 本文詳細研究了氯離子對Au@Ag/TiO2催化劑催化消除臭氧的影響。將初制備的Au@Ag/TiO2催化劑分為三部分，分別經(jīng)以下處理：1.未洗滌，2.100mL蒸餾水洗滌，3.2000mL蒸餾水洗滌。結(jié)果表明：100mL蒸餾水洗滌的Au@Ag/TiO2即可有效抵抗氯離子的影響，但催化劑的壽命不理想。若在制備Au@Ag溶膠的過程中加入少量NaC

5、；固體，則不僅100mL蒸餾水洗滌的催化劑可有效抵抗氯離子的影響，而且可以延長催化劑的壽命。這是因為制備Au@Ag溶膠過程中加入NaCl，有助于形成Au核Ag殼結(jié)構(gòu)，使Cl-以AgCl的形式吸附在Ag表面，而且AgCl與Au@Ag/TiO2有協(xié)同作用，從而使Au@Ag/TiO2催化劑具備更好的抗Cl-中毒特性。 本文將Au@ Ag/TiO2催化劑分別經(jīng)100℃，200℃，300℃，400℃，500℃焙燒處理，發(fā)現(xiàn)隨著焙燒溫度升高

6、，催化劑活性呈下降趨勢?？赡艿脑蚴牵簱d的金屬粒子長大及形成Ag2O/TiO2耦合半導(dǎo)體，使TiO2粒子上的光生電子和空穴分別從其導(dǎo)帶和價帶遷移到Ag2O的導(dǎo)帶和價帶，并在Ag2O上快速復(fù)合。 國內(nèi)外眾多的文獻表明，水汽對不同體系的催化反應(yīng)影響各異。本文將干燥原料氣鼓泡通過室溫純水溶液以改變原料氣的濕度。研究表明：同干燥狀態(tài)時相比，室溫引入分壓為2.06 KPa水汽后催化劑壽命顯著提高。當有水汽存在時，三種洗滌方式處理的催化劑