【摘 要】
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近年来,环境污染和能源短缺已经成为影响人类生存和社会发展的两大难题。大力开发高效的环境治理技术和清洁的可再生能源已成为当务之急。而光催化技术利用太阳能可以产生强氧化性的光生空穴和强还原性的光生电子,从而能够实现降解有机污染物同时制氢。因此,光催化技术是一种有望同时解决上述两个难题的方法。将两种或多种带隙匹配的半导体复合所构建的Z型光催化体系具有太阳光利用率高、氧化还原能力强以及化学稳定性高等特点,
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近年来,环境污染和能源短缺已经成为影响人类生存和社会发展的两大难题。大力开发高效的环境治理技术和清洁的可再生能源已成为当务之急。而光催化技术利用太阳能可以产生强氧化性的光生空穴和强还原性的光生电子,从而能够实现降解有机污染物同时制氢。因此,光催化技术是一种有望同时解决上述两个难题的方法。将两种或多种带隙匹配的半导体复合所构建的Z型光催化体系具有太阳光利用率高、氧化还原能力强以及化学稳定性高等特点,因此受到了越来越多的关注。目前报道的的Z型光催化剂大多是粉末态的,其存在光催化反应参加程度较低、可回收利用性较差以及稳定性较低等缺陷。若采用新型的光催化剂固定化技术将一层或多层的光催化剂薄膜固定在载体上,可以有效改善上述情况。固定化技术的使用可以实现不同光催化剂粒子在载体上的紧密结合,有效提高光催化剂的催化活性和重复使用性,还能够实现光催化氧化和还原反应分别在载体的两侧同时进行,有利于得到纯净的氢气。本研究采用连续离子层吸附法、光还原法和溶胶-凝胶旋涂法制备了一种新型的固定Z型Ag|AgBr/Ag/FeTiO3复合膜光催化剂,用于可见光催化降解诺氟沙星（NFX）同时产生纯净氢气。比较了固定Z型Ag|AgBr/Ag/FeTiO3复合膜光催化剂和Ag|AgBr、Ag|FeTiO3在可见光照射下的诺氟沙星（NFX）的降解率和氢气产量。考察了银箔（Ag foil）的吸附次数、FeTiO3的制备层数、光照时间和有机污染物的种类等因素对光催化降解诺氟沙星（NFX）和产氢的影响。研究了固定Z型Ag|AgBr/Ag/FeTiO3复合膜光催化剂的稳定性和重复使用性。探究了诺氟沙星降解过程中产生的活性物种,并提出了固定Z型Ag|AgBr/Ag/FeTiO3复合膜光催化体系降解有机污染物同时产生氢气可能的机理。研究结果表明,银箔（Ag foil）的吸附次数为6次且FeTiO3的制备层数为3层的固定Z型Ag|AgBr/Ag/FeTiO3复合膜光催化剂显示出最佳的光催化活性。在可见光照射180 min的实验条件下,Ag|AgBr/Ag/FeTiO3对诺氟沙星（NFX）的光催化降解率和产氢量分别达到90.16%和304.08μmol。五次循环实验的结果也证明了Ag|AgBr/Ag/FeTiO3复合膜光催化剂具有较高的回收率和良好的稳定性。因此,本研究提出了一种制备具有良好光催化性能的Z型光催化剂的新方法,对实现光催化高效降解有机污染物并同时获得纯净氢气有很大的实际应用价值,对提高Z型光催化剂的催化活性和可重复利用率具有重要的指导意义。
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