基于纳米Ag表面共激振效应的可见光活性光催化剂研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:muhaiyu
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表面共激振光催化剂是光催化研究领域的又一热点。贵金属纳米粒子所表现出的表面共激振效应,大幅度增加了催化剂在可见光区域的光催化效率,提高了催化剂对自然光的利用率;开辟了除光敏化、金属非金属离子掺杂修饰、窄带隙新型光催化体系及贵金属负载型耦合型半导体光催化体系外的可见光催化发展新方向。本论文研究基于纳米Ag表面共激振效应的光催化材料,选取研究Ag/AgX光催化体系,深入探讨了其高效稳定的原因,考察了影响Ag/AgX体系光催化效率的因素。同时,考虑到此类贵金属催化剂的工业推广应用,从节约使用成本角度出发,进一步将Ag/AgX负载在其他载体上,研究了负载型催化剂的催化效率和稳定性。?采用离子交换法和光致还原法分别制备了高效稳定的Ag/AgCl和Ag/AgBr光催化体系。对通过不同还原时间所制备的具有不同Ag含量的Ag/AgX系列催化剂进行光催化降解行为研究,结果表明,Ag的还原量存在最佳值;同时发现,Ag/AgBr体系出现的最佳还原时间短于Ag/AgCl体系。虽然在可见光区域,Ag/AgBr的吸收光谱弱于Ag/AgCl,但Ag/AgBr具有更加优秀的降解能力。通过添加PVP,对效果更优的Ag/AgBr形貌改性,制备了粒径更为均匀的Ag/AgBr体系,发现粒径分布影响催化降解行为明显,更加均匀的粒径分布对催化降解行为更有利。稳定性试验表明,Ag/AgX催化剂可重复使用,性能稳定。?从应用角度出发,选用本身具有可见光响应能力的多孔微米级CeO2作为载体,将高效稳定的表面共激振光催化剂Ag/AgCl进行负载。采用共沉积法首先将AgCl负载在CeO2后,通过光致还原制备负载型表面共激振光催化剂Ag/AgCl/CeO2。研究发现,负载量为10%的Ag/AgCl/CeO2光催化剂具有很高的催化性能,同时也很稳定,可循环利用。表面吸附(表面电荷性质)对催化剂降解污染物有直接影响,Ag/AgCl/CeO2催化剂几乎不吸附阳离子染料(如亚甲基蓝),对其光催化降解效果一般,而对阴离子染料(如甲基橙)具有较好的吸附,同时也表现出高的光催化降解活性。通过对其光催化机理的分析,Ag/AgCl/CeO2光催化剂高效稳定的性质是Ag,AgCl和CeO2的共同作用,其中,Ag纳米粒子起到表面共激振和电子转移分离作用。
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