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由于在杀菌、光解水制氢、降解污染物等方面具有重要的应用,光催化技术成为解决未来能源和环保问题的重要途径,而可见光催化由于可以充分利用太阳光而受到研究者的更广泛研究。
光催化剂(或者光催化材料)是光催化的核心,其性质直接影响了光催化的效果,因此,它的选择至关重要。在可见光催化材料的研究中,由于卤化银本身对于可见光具有良好响应特性,而且合成方法简单,因此,卤化银材料的可见光催化性质受到了广泛的研究。
制约卤化银材料进一步使用的主要因素有两个:一是由于光敏性质造成卤化银逐渐转变为银单质,从而丧失光催化性;另一个因素则在于,由于涉及贵金属银,因此卤化银广泛使用时,存在成本问题。目前,通过形成AgX/载体、AgX/SC、AgX/AgX等复合材料,可以有效地解决卤化银光催化稳定性的问题,然而对于成本问题,虽然目前提出引入其他廉价的半导体材料,以形成复合材料,从而减少AgX的使用外,并没有其他的方法报道。此外,虽然稀土掺杂在TiO2中的研究中应用较多,然而对于卤化银鲜见报道。
综合上述情况,本论文提出利用回收的思路,从感光胶片中回收卤化银,并将其转变为可见光催化材料,主要内容包括以下三个方面:
(1)感光胶片中卤化银纳米材料的回收及其可见光催化性能研究
利用不同的溶液条件,分别从两种感光胶片(感蓝胶片与感绿胶片)上成功地回收了氯化银、溴化银和碘化银纳米材料。通过对甲基橙溶液(20mg/L)的光催化降解测试,发现溴化银纳米颗粒具有很高的光催化性能和稳定性。
(2)溴化银与类石墨相g-C3N4复合材料的制备及其可见光催化性能研究
在(1)工作基础上,合成了不同比例的溴化银与类石墨相g-C3N4复合材料(2.5%、5%、10%、20%、30%、40%与50%)。通过对甲基橙溶液的光催化降解测试,发现g-C3N4为5wt%的AgBr/g-C3N4的复合材料的可见光催化性能和稳定性最佳。
(3)稀土掺杂卤化银复合材料的制备及其可见光催化性能研究
制备了稀土钐、铈掺杂的卤化银复合光催化材料:分别以硝酸钐和硝酸铈为钐源和铈源,利用共烧法制备了钐和铈掺杂的卤化银复合材料。结果发现,共烧法制备的复合样品与相同条件热处理后的纯卤化银相比,性能显著提高。另一方面,分别以硝酸钐和硝酸铈为钐源和铈源,利用共沉淀法合成了氟化钐、氟化铈掺杂的氯化银复合材料,结果表明,掺杂SmF3的复合样品性能提高不明显,而掺杂CeF3的复合样品,光催化性能有了明显的提高。