磷酸銀復(fù)合材料的制備與可見光催化性能研究.pdf

1、隨著社會的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越不能被忽視。半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其操作簡單、反應(yīng)條件溫和、污染物去除率高、能耗低、綠色環(huán)保而被廣泛用于解決環(huán)境污染與能源短缺等方面。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料TiO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、催化活性高、環(huán)境友好、成本低廉，但其禁帶寬度較寬，只具有紫外光催化活性，無可見光催化活性，對太陽光利用率低，量子效率很低。盡管對其進(jìn)行改性，但是由于它自身的缺陷，依然限制了它的實(shí)際應(yīng)用。新型光催化材料Ag3PO4，禁帶寬度窄，對可見光

2、有強(qiáng)吸收，量子效率達(dá)到90％以上，成為光催化材料研究的熱點(diǎn)。但是，Ag3PO4微溶于水，易發(fā)生光腐蝕現(xiàn)象，且其成本高昂。針對此問題，本文主要采用半導(dǎo)體復(fù)合對Ag3PO4進(jìn)行改性，主要內(nèi)容如下:
　　(1)利用水熱法合成純Bi2WO6、純Ag3PO4和一系列Bi2WO6/Ag3PO4。利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、紫外-可見漫反射(UV-Vis DRS)、熒光(PL)等測試手段對其形貌結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能進(jìn)行研究，并在可見

3、光照射下催化降解羅丹明B(RhB)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:所制備的Bi2WO6/Ag3PO4光催化性能均優(yōu)于單一相Bi2WO6和Ag3PO4，且摩爾比n(Bi2WO6/Ag3PO4)為0.3、pH為7.0、水熱反應(yīng)時間為12h、水熱溫度為180℃條件下合成的Bi2WO6/Ag3PO4的光催化效果最佳，在30 min內(nèi)RhB降解率高達(dá)96.0％，而在相同光催化反應(yīng)條件下，純Bi2WO6和Ag3PO4對RhB的降解率分別是21.3％和24.7％;且

4、表觀反應(yīng)速率常數(shù)K分別是純Bi2WO6和Ag3PO4的31倍和40倍，反應(yīng)速率加快;Bi2WO6/Ag3PO4對RhB循環(huán)降解4次后，降解率仍可達(dá)到83.1％，表明Bi2WO6/Ag3PO4的穩(wěn)定性好;h+和·O2-自由基是Bi2WO6/Ag3PO4光催化降解過程中產(chǎn)生的主要活性物;UV-Vis DRS圖譜揭示復(fù)合后的催化劑對可見光的吸收范圍擴(kuò)寬，從而提高了可見光催化活性;PL圖譜揭示復(fù)合后的催化劑光生載流子壽命延長，從而光催化活性增強(qiáng)

5、。
　　(2)通過一步水熱法合成出純Ag3PO4、純BiPO4以及BiPO4/Ag3PO4復(fù)合材料，并以SEM、XRD、PL、UV-vis DRS等為表征手段研究催化劑的結(jié)構(gòu)及性能。利用可見光催化降解羅丹明B(RhB)的效率評價催化劑的可見光催化性能。結(jié)果表明:BiPO4/Ag3PO4復(fù)合材料的最佳合成條件是摩爾比n(BiPO4/Ag3PO4)為0.1、pH為5.0、水熱溫度為180℃、水熱時間為12h，且在光照時間為20 min

6、時RhB的降解率即達(dá)93.1％，是純BiPO4、純Ag3PO4的4.7倍和4.6倍;將BiPO4/Ag3PO4循環(huán)使用4次后，RhB的降解率仍在84.6％，證明其穩(wěn)定性好;h+、·O2-和·OH均參與了BiPO4/Ag3PO4的光催化降解反應(yīng)，其中，h+和·O2-起主要作用;UV-vis DRS和PL圖譜表明，半導(dǎo)體復(fù)合改性不僅擴(kuò)寬了對可見光的響應(yīng)范圍，而且促進(jìn)了光生電子-空穴對的有效分離，從而提高其光催化活性。
　　(3)以Ag