ZrO2-TaON可見光催化劑的制備、表征及其性能研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染是威脅當(dāng)今人類社會生存和可持續(xù)發(fā)展的兩大問題。利用太陽能分解水制氫和處理含有機(jī)污染物的廢水是解決這兩個問題的理想途徑。其中，發(fā)展可見光響應(yīng)且高效穩(wěn)定的半導(dǎo)體光催化材料是實現(xiàn)太陽能有效利用的重要環(huán)節(jié)。
　　本論文從新型可見光響應(yīng)催化劑的制備角度出發(fā)，采用高溫固相法制備了可見光響應(yīng)的TaON和不同Zr/Ta比的ZrO2/TaON復(fù)合光催化劑材料。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在前驅(qū)體表面修飾少量的ZrO2，可以有效降低所制備ZrO2/T

2、aON催化劑的缺陷數(shù)量，減少光生電子與空穴復(fù)合。光催化分解水產(chǎn)氫的實驗發(fā)現(xiàn)：當(dāng)Zr/Ta=0.1時，ZrO2/TaON復(fù)合材料的光催化產(chǎn)氫速率比TaON提高了近1倍；催化劑本身的缺陷數(shù)量降低可能是產(chǎn)氫活性提高的主要原因。通過浸漬方法擔(dān)載助催化劑，產(chǎn)氫速率可以得到進(jìn)一步提高。
　　分別以羅丹明B和甲基橙為目標(biāo)污染物，考察了TaON和ZrO2/TaON系列催化劑對不同染料的可見光催化降解性能。結(jié)果表明：ZrO2/TaON催化劑較TaO

3、N催化活性明顯提高；在pH值優(yōu)化條件下，當(dāng)Zr/Ta=0.1時，ZrO2/TaON光催化降解羅丹明B和甲基橙的效率達(dá)到最高。表面電性測試發(fā)現(xiàn)：隨著Zr/Ta原子比的增加，ZrO2/TaON催化劑的Zeta電位絕對值降低，表明催化劑表面所帶負(fù)電荷數(shù)量減少。對于上述兩種帶有不同電荷的染料分子，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值可以有效地改善光催化降解活性，這主要與催化劑表面對染料分子的吸附能力有關(guān)。
　　此外，本論文還采用溶膠-凝膠浸漬提拉法，以普