【摘 要】
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近年来,设计和开发高效、耐用、可见光响应的光催化材料用于光催化水分解制氢气和降解环境污染物是最具挑战性的任务之一。本论文主要采用构建复合催化剂策略,利用静电纺丝技术/煅烧技术、水热法制备了Cu2WS4/NiTiO3复合催化剂体系,并通过各种测试手段对其全面表征,深入研究其光催化性能及反应机理。具体研究内容如下:采用简单的静电纺丝/煅烧工艺结合水热法,我们制备了Cu2WS4/NiTiO3（x Cu2
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近年来,设计和开发高效、耐用、可见光响应的光催化材料用于光催化水分解制氢气和降解环境污染物是最具挑战性的任务之一。本论文主要采用构建复合催化剂策略,利用静电纺丝技术/煅烧技术、水热法制备了Cu2WS4/NiTiO3复合催化剂体系,并通过各种测试手段对其全面表征,深入研究其光催化性能及反应机理。具体研究内容如下:采用简单的静电纺丝/煅烧工艺结合水热法,我们制备了Cu2WS4/NiTiO3（x Cu2WS4/NiTiO3;x=0.25,0.50,0.75和1.00）复合材料。扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）测试表明,Cu2WS4/NiTiO3是由二维Cu2WS4纳米片和一维NiTiO3纳米纤维构成。XPS分析结果证实Cu2WS4与NiTiO3之间存在界面相互作用,验证了复合材料中异质结的形成。光催化实验结果表明,在可见光照射下（λ＞420 nm）,Cu2WS4/NiTiO3复合催化剂具有优异、持久的光催化水分解制氢气及降解环境污染物活性。其中,0.50 Cu2WS4/NiTiO3样品的产氢活性最高,为810μmol·g-1·h-1,在420 nm处的表观量子效率（AQE）为1.65%。此外,该样品同样表现出最佳的降解性能,对四环素（TC）、罗丹明B（Rh B）和重铬酸钾(CrVI)的去除速率常数分别为0.030、0.413和0.028 min-1。优异催化活性归因于其增强的可见光吸收、高比表面积和光生载流子的有效分离。自由基捕获实验和电子自旋共振实验证实,·O2-和h+在降解四环素/罗丹明B过程中起到关键作用。基于实验结果和能带结构分析,我们提出了“Type-II”型的催化反应机理。本工作为合理设计和构建具有优异光催化性能的NiTiO3基光催化剂提供了一些见解。通过构建Cu2WS4/NiTiO3复合光催化剂体系,有效拓展了NiTiO3材料的可见光吸收范围、提高了光生载流子分离效率,进而提升了光催化活性。本研究课题为设计和构建新型NiTiO3基复合催化剂体系奠定了基础,亦为解决未来的环境污染和能源短缺问题提供一个有前景的思路。
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