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为了解决光催化材料可见光响应能力弱,电荷复合率高等问题,本文以层状结构的焦磷酸锆为载体,通过锆、钛双金属作用,表面氧空位调控的方式对其进行修饰,协同染料敏化实现可见光催化降解水体污染物。以罗丹明B(Rh B)和甲基橙(MO)为探针分子,研究了复合材料的可见光催化降解活性,以及在降解过程中的作用机理。
本研究采用溶胶-凝胶法制备了Zr-Ti双金属焦磷酸盐复合材料(ZTxPP),通过SEM、TEM、XRD、BET、TG/DSC、Raman、FT-IR、XPS、EPR、UV-VisDRS和PL等一系列分析表征手段,对材料的形貌特征、化学结构和光化学性质进行了系统的分析。结果表明,ZTxPP为无定形态,由众多纳米粒子组成不规则微球状,材料拥有丰富的介孔结构和较大的比表面积。复合材料热稳定性良好,富含表面氧空位,通过调整双金属的比例可以实现该材料的带隙调控。此外,以Zr/Ti=1的ZTPP为代表,研究了其可见光催化降解活性及循环使用性能,并对H2O2加入量、溶液pH、催化剂添加量以及染料分子初始浓度等相关因素开展了一系列应用探究实验。实验分析表明,ZTPP表现出优异的光催化降解能力和良好的循环使用性能,具有一定的实际应用潜力。于少量H2O2体系下,ZTPP对RhB和MO的去除率分别为99.2%和85.6%,四次循环再生使用后,对RhB的去除率依然能够保持89%以上。
最后,本文以ZTPP为代表,探究其可见光催化降解RhB的作用机理。机理分析表明,优异的降解活性归因于双金属材料中存在Ti3+和表面氧空位,诱发产生缺陷能级,增强了电荷传递能力,协同染料敏化提高了可见光催化性能。
本研究采用溶胶-凝胶法制备了Zr-Ti双金属焦磷酸盐复合材料(ZTxPP),通过SEM、TEM、XRD、BET、TG/DSC、Raman、FT-IR、XPS、EPR、UV-VisDRS和PL等一系列分析表征手段,对材料的形貌特征、化学结构和光化学性质进行了系统的分析。结果表明,ZTxPP为无定形态,由众多纳米粒子组成不规则微球状,材料拥有丰富的介孔结构和较大的比表面积。复合材料热稳定性良好,富含表面氧空位,通过调整双金属的比例可以实现该材料的带隙调控。此外,以Zr/Ti=1的ZTPP为代表,研究了其可见光催化降解活性及循环使用性能,并对H2O2加入量、溶液pH、催化剂添加量以及染料分子初始浓度等相关因素开展了一系列应用探究实验。实验分析表明,ZTPP表现出优异的光催化降解能力和良好的循环使用性能,具有一定的实际应用潜力。于少量H2O2体系下,ZTPP对RhB和MO的去除率分别为99.2%和85.6%,四次循环再生使用后,对RhB的去除率依然能够保持89%以上。
最后,本文以ZTPP为代表,探究其可见光催化降解RhB的作用机理。机理分析表明,优异的降解活性归因于双金属材料中存在Ti3+和表面氧空位,诱发产生缺陷能级,增强了电荷传递能力,协同染料敏化提高了可见光催化性能。