论文部分内容阅读
能源危机和环境问题己经成为当今人类面临的两个重大问题,如何开发、利用新型能源并治理环境污染,已经成为当今科学研究的重点和难点。半导体光催化技术已经成为环境保护领域最活跃的研究方向之一。它利用半导体材料在光照下产生电子和空穴参与氧化还原反应可有效氧化分解有机物和还原重金属离子等,深度降解为CO2、H2O和无机离子且不会带来二次污染。经过几十年的发展取得了很多成就,但理论和技术上还有待突破。为开发新型光催化材料,提高光催化材料的降解活性,提升光生电子和空穴的分离效率,本论文设计ZnSb2O6和AgSbO3等两个系列光催化材料,采用氮掺杂和过渡金属掺杂对本体进行修饰研究,并研究氮掺杂和金属元素掺杂对其光催化与表面光电性能的影响。其主要研究内容为:(1)利用高温固相合成的方法制备ZnSb2O6和N-ZnSb2O6光催化剂,并用XRD、SEM、UV-vis、SPS等方法研究其晶型结构、表面形态、对光的吸收强度和表面光电特性。比较研究在紫外光和可见光照射下ZnSb2O6和N-ZnSb2O6光催化降解罗丹明B的降解效率。XRD和UV-vis图谱显示N掺杂并没有影响其自身的晶体结构。与纯的ZnSb2O6样品相比,光学带隙变小,表面光电压信号减弱,但其光催化活性在全光谱和可见光两种条件下均提高了。并研究了N掺杂对ZnSb2O6稳定性的影响。(2)利用高温固相反应方法成功制备一系列不同Nb掺杂量的Nb-AgSbO3样品,通过XRD、SEM、UV-vis、SPS等一系列的表征手段,研究其晶体结构、表面形貌、光吸收强度和表面光电特性。研究了在可见光照射下AgSbO3和Nb-AgSbO3光催化降解罗丹明B的降解效率。结果表明金属Nb离子已经进入到AgSbO3晶格中。随着掺杂量的增加,样品粒径变大,其光学带隙减小,表面光电压依次减小,光催化性能曲线呈反平抛趋势,掺杂量存在饱和值。降解罗丹明B溶液的结果表明,适当掺杂Nb元素可以有效的提升AgSbO3可见光光催化活性,掺杂存在最佳量,值为x=0.06-0.09之间。(3)利用高温固相反应方法成功制备一系列不同掺杂元素(Ti,V,Nb,Ta,W)同一掺杂量M-AgSbO3样品,通过XRD、SEM、UV-vis、SPS等一系列的表征手段研究其晶体结构、表面形貌、光吸收强度和表面光电特性。研究了在紫外和可见光照射下AgSbO3和M-AgSbO3光催化降解罗丹明B的降解效率。结果表明不同元素金属离子已经掺杂到AgSbO3中。随着掺杂元素的不同,样品结晶度,表面形貌,光学带隙,光催化的性能差异很大。降解罗丹明B溶液的结果表明,适当掺杂过渡金属元素可以有效的提升AgSbO3可见光光催化活性。