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半导体光催化材料在解决环境污染和能源匮乏方面具有广泛的应用前景。但是,由于带隙的限制,传统的半导体材料仅能利用紫外光或者部分可见光。Yb,Tm掺杂的NaYF4是一种上转换荧光材料,能够将长波长的近红外转化为短波长紫外光或者可见光。针对半导体材料不能吸收近红外的弊端,通过将传统的半导体光催化材料与NaYF4:Yb,Tm上转换材料复合,使半导体材料通过上转换过程来利用近红外光,从而达到提高光催化活性的效果。本论文的主要研究内容如下:(1)采用溶剂热法与反微乳液法相结合的制备技术制备了具有亲水性表面的β-NaYF4:Yb,Tm@SiO2,然后通过原位生长法在Si02表面逐渐生长厚度约5nm的CdS壳层,合成了亲水性NaYF4:Yb,Tm@SiO2@CdS复合材料。通过XRD、TEM、PL、XPS对制备的产物进行物相、形貌、荧光特性、元素成分进行了分析。在近红外光的照射下,对有机染料罗丹明B(RhB)进行光催化实验,结果表明,在可见-近红外光(Vis/NIR)的照射下,在35min内,光催化降解率可达78%,比单纯CdS(55%)的催化效率高。(2)以油酸(OA)为模板,采用水热法合成了均匀的六方相NaYF4:Yb,Tm,随后,通过酸化处理使NaYF4:Yb,Tm表面具有亲水性,最后通过原位生长法在其表面沉淀一层厚度为22-25nm、立方相CdS壳层,制备了具有核-壳结构的NaYF4:Yb,Tm@CdS光催化复合材料。采用XRD、XPS、TEM、PL的检测手段对物相、元素成分、形貌和荧光性质进行了表征。在NIR的照射下,以RhB为有机污染物分子,对其光催化活性进行了探索,结果表明,在Vis/NIR的照射下,降解率高达82%,比单纯的CdS提高了 17%。此外,在NIR的照射下,NaYF4:Yb,Tm@CdS在光催化循环实验中表现出良好的稳定性。(3)采用水热法,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模板、钛酸四丁酯(TBOT)为钛源,在NaYF4:Yb,Tm的表面包覆一层锐钛矿型Ti02壳层,制备了具有核-壳结构的NaYF4:Yb,Tm@Ti02光催化复合材料。通过XRD、XPS、SEM、TEM、FL、UV-Vis光谱对NaYF4:Yb,Tm@TiO2复合物的物相、元素组成、形貌、荧光性质、吸光性质进行了测试表征。分析结果表明,Ti02成功地沉淀在NaYF4:Yb,Tm的表面,可以通过其上转换过程来利用NIR光。光催化实验结果表明,在Vis/NIR的照射下,NaYF4:Yb,Tm@TiO2对RhB的降解率可达53%,其催化活性比单纯Ti02(35%)高,催化速率常数是单纯TiO2的2.1倍。此外,在NIR照射下,NaYF4:Yb,Tm@TiO2复合物在光催化循环实验中展示出良好的稳定性。(4)以N-甲基吡咯烷酮为耦合剂,通过水热法一步合成了 NaYF4:Yb,Trm/ln2S3光催化复合材料。通过XRD、SEM、HRTEM、PL、EDS、BET等仪器对样品的物相、形貌、荧光性质、元素成分和比表面积进行了分析。分析结果表明,在六方相NaYF4:Yb,Tm的表面包覆了 3-7nm、立方相lrn2S3壳层,这使ln2S3可以通过上转换过程吸收NIR光。此外,NaYF4:Yb,Tm@ln2S3复合物具有20.02 m2/g的比表面积,远大于单纯的ln2S3(1.07m2/g),这有利于其提高光催化活性。在Vis/NIR的照射下,对RhB进行光催化实验,实验结果表明,光照16min,该复合物对RhB的吸附率和降解率可达90%,比单纯的ln2S3(50%)高,其表观速率常数是单纯ln2S3的3.22倍。光催化机理研究揭示NaYF4:Yb,Tm/ln2S3光催化复合材料参与光催化反应的主要活性基团是超氧自由基(·Of)。图:88;表:3;参考文献:120