论文部分内容阅读
半导体光催化技术作为一种新型的环境治理技术,具有氧化能力强、降解彻底、对污染物没有选择性、无二次污染、能耗低、操作简单、催化剂可以重复利用等优点,在产氢、有机物降解和空气净化等领域展现了广阔的应用前景,成为当前研究的热点。基于光催化机理,影响光催化性能的主要因素是污染物吸附、光吸收和光生电子-空穴的复合。本论文主要围绕高效光催化剂的制备和性能进行研究,以提高光催化过程中光催化剂表面污染物吸附和光吸收,抑制光生电子-空穴的复合为目的,主要研究内容如下：一、使用微波法制备了ZnO、Bi2O3和SnO2,用于光催化领域,并对不同反应条件对光催化性能的影响进行了研究和分析。当微波反应时间为5min时,合成的ZnO光催化还原Cr(Ⅵ)的效率达到最大值81%；当Bi2O3前驱体溶液pH值为7时,合成的Bi203光催化降解甲基蓝(MB)的效率达到最大值76%；当SnO2前驱体溶液pH值为5时,合成的SnO2光催化降解MB的效率达到最大值90%。二、使用微波法制备了ZnO-光致发光材料Y3Al5O12:Ce3+、Y2O2S:Eu3+和NaSrBO3:Eu3+复合物,用于可见光催化领域,并研究了不同掺杂比例对光催化性能的影响。这些光致发光材料能作为较好的下转换材料,吸收高能光子,发射低能可见光子,从而提高染料对光的吸收,增强染料的自敏化降解。当掺杂Y3Al5O12:Ce3+的比例为3wt.%时,ZnO-Y3Al5O12:Ce3+复合物光催化降解MB的效率达到最大值93%；当掺杂Y2O2S:Eu3+的比例为0.5wt.%时,ZnO-Y2O2S:Eu3+复合物光催化降解MB的效率达到最大值95%；当掺杂NaSrBO3:Eu3+的比例为1wt.%时,ZnO-NaSrBO3:Eu3+复合物光催化降解MB的效率达到最大值97%。三、使用微波和紫外辅助光催化还原法制备了ZnO-石墨烯(RGO)、TiO2-RGO、 ZnO-TiO2-RGO、CdS-RGO、Bi2O3-RGO和ZnO-TiO2-CNTs复合物,用于光催化领域,并研究了不同掺杂比例对光催化性能的影响。在半导体中掺杂RGO或CNTs,不仅可以提高光吸收,也有利于光生电荷的转移,抑制光生电子-空穴的复合,从而提高光催化性能。当掺杂RGO的比例为1.0wt.%时,微波法制备的ZnO-RGO复合物光催化还原Cr(Ⅵ)的效率达到最大值98%,而紫外辅助光催化还原法制备的ZnO-RGO复合物光催化还原Cr(Ⅵ)的效率为96%；当掺杂RGO的比例为0.8wt.%时,TiO2-RGO复合物光催化还原Cr(Ⅵ)的效率达到最大值91%；当掺杂TiO2的比例为10wt.%时,ZnO-TiO2-RGO复合物光催化还原Cr(Ⅵ)的效率达到最大值99.4%；当掺杂RGO的比例为1.5wt.%时,CdS-RGO复合物光催化还原Cr(Ⅵ)的效率达到最大值92%；当掺杂RGO的比例为2wt.%时,Bi2O3-RGO复合物光催化降解MO和MB的效率达到最大值,分别为93%和96%；当掺杂CNTs的比例为3wt.%时,ZnO-TiO2-CNTs复合物光催化还原Cr(Ⅵ)的效率达到最大值90%。四、使用溶胶凝胶法制备了Au-TiO2和Au/N-TiO2复合物,用于光催化领域,并研究了不同掺杂比例对光催化性能的影响。在Ti02中掺杂Au和N,不仅可以将TiO2的光吸收拓展到可见光区域,也有利于光生电荷的转移,抑制光生电子-空穴的复合,从而提高光催化性能。当掺杂Au的比例为0.5wt.%时,TiO2-Au复合物光催化还原Cr (VI)的效率达到最大值91%；当掺杂Au的比例为0.3wt.%时,Au/N-TiO2复合物光催化还原Cr(Ⅵ)的效率达到最大值90%。