【摘 要】
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光催化技术是解决环境污染问题的一项重要技术手段,其中光催化剂是光催化技术中最重要一环。SnO2作为一种典型的半导体光催化剂,在实际应用过程中,SnO2较宽的带隙、光生电荷复合率较高都不利于光催化反应的进行。因此,本论文以SnO2为研究对象,通过形貌调控、构建异质结和贵金属负载的方法提升光催化性能,研究了关于SnO2基光催化剂材料的光吸收能力、载流子分离能力以及光催化增强机理。主要内容如下:1、通过
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光催化技术是解决环境污染问题的一项重要技术手段,其中光催化剂是光催化技术中最重要一环。SnO2作为一种典型的半导体光催化剂,在实际应用过程中,SnO2较宽的带隙、光生电荷复合率较高都不利于光催化反应的进行。因此,本论文以SnO2为研究对象,通过形貌调控、构建异质结和贵金属负载的方法提升光催化性能,研究了关于SnO2基光催化剂材料的光吸收能力、载流子分离能力以及光催化增强机理。主要内容如下:1、通过水热法合成了颗粒尺寸为2-5 nm的SnO2 QDs和BiVO4光催化剂,并利用湿法浸渍法合成了具有优异光催化性能的SnO2 QDs/BiVO4异质结。在模拟太阳光照射120 min后,SnO2 QDs和BiVO4质量比为7:3的异质结（S7B3）具有最优的光催化活性。模拟太阳光照射120 min,S7B3异质结对Rh B的降解效率达到83%,光催化反应速率k=0.017 min-1,分别是SnO2 QDs和BiVO4的22.1倍和37.8倍。2、在模拟太阳光下,SnO2 QDs/BiVO4光催化剂遵循直接Z型电荷转移机制。SnO2 QDs导带上的电子可以迁移至BiVO4的价带,实现了光生电子空穴的分离。在BiVO4的导带上与O2发生反应生成·O2-,价带上的h+直接与Rh B发生反应,保留在SnO2 QDs价带上的空穴与H2O反应生成·OH,·O2-和h+对光催化起到了主要作用。3、通过光诱导法合成了Ag@SnO2 QDs/BiVO4光催化剂。太阳光照射120 min,异质结对Rh B的降解效率达到93%,反应速率为0.0235 min-1,分别是SnO2 QDs和SnO2 QDs/BiVO4的30倍和1.28倍。同时,循环实验也表明Ag@SnO2 QDs/BiVO4异质结具有出色的稳定性。4、在模拟太阳光下,Ag@SnO2 QDs/BiVO4间接Z型异质结光催化性能增强机理。Ag的SPR效应增强了异质结的光吸收,并且Ag@SnO2 QDs/BiVO4满足间接Z型异质结,SnO2 QDs导带上的电子迁移到Ag表面形成肖特基势垒,同时,BiVO4价带上的光生空穴受到吸引迁移至Ag表面与光生电子结合,促进光生电荷的分离。
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