磷酸银基复合材料的制备及其去除水体中四环素的研究

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半导体光催化技术是我们解决日益严重的世界环境问题和能源短缺问题的一个新兴技术。在众多半导体催化剂中,磷酸银Ag3PO4作为一个极具潜力的可见光响应光催化剂,在光解水产氧和处理溶液中的污染物等方面展现出极佳的性能。然而,受限于难以控制的光腐蚀现象,Ag3PO4基材料光催化应用仍处于实验室规模。为了消除这些阻挡Ag3PO4实际应用的障碍以及进一步提高其光催化性能,本文总结了近来在该材料研究上的一些成果。首先,我们介绍了为什么单体Ag3PO4具有极佳的光催化性能。然后,简单介绍了制备单体Ag3PO4的一些方法。最后,我们总结了阻碍Ag3PO4实际应用的因素,并提出了相应的解决方法。本文还通过“船边造壁”溶剂热法制备了核壳结构的Ag3PO4@MIL-53(Fe)Z型异质结复合材料用于去除水体中的四环素。Ag3PO4@MIL-53(Fe)Z型异质结复合材料的比表面积为397.945 m2/g,远大于单体MIL-53(Fe)的比表面积(33.866m2/g),表明该复合材料具有极强的吸附能力。此外,水体中四环素去除实验结果表明核壳结构的Ag3PO4@MIL-53(Fe)Z型异质结复合材料能在可见光照射条件下60分钟内去除越76.22%的20 mg/L四环素,而在相同条件下,单体MIL-53(Fe)对水体中20 mg/L四环素的去除效率仅为25.53%,表明该材料具有极佳的去除水体中四环素的能力,拥有较高的实际应用价值。该复合材料光催化性能得以提高的原因是其相比于单体MIL-53(Fe)拥有更大的比表面积,更强的吸附能力,以及更高效的光生电子空穴对的分离效率。此外,实验测得单体Ag3PO4的H2O2浓度为154μmol/L,而Ag3PO4@MIL-53(Fe)Z型异质结复合材料的H2O2浓度为52μmol/L,表明该复合材料的光催化性能通过类光-Fenton反应的协同作用得以大大提高。本文为制备核-壳结构复合光催化材料提供了一种简便的方法,同时也为设计优良的复合光催化剂以处理环境问题提供了新的思路。
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