论文部分内容阅读
能源与环境问题是目前全人类面临的两个主要问题。由于半导体光催化剂在解决能源与环境问题方面诱人的前景,使其迅速成为目前国内外研究热点。目前围绕新型光催化剂设计合成和活性调控,及探索潜在的光催化机理等已越来越受到人们的关注。本论文以二元金属氧化物CaWO4,等离子光催化Ag-AgBr、纳米Ag粒子为光催化活性基本单元,通过对复合、表面修饰等方法提高光催化活性和稳定性,拓展光催化剂的光响应范围；以染料和药物为探针来研究光催化降解目标污染物的行为,并对光催化降解机理进行探讨,为解决设计新型高效光催化剂、修复环境污染提供理论依据。本文的主要研究结果如下：(1)通过化学沉淀/沉积法-光化学还原法制备了新型的纳米棒状结构的、有可见光响应的复合光催化剂Ag-AgBr/ZnW04。对该新合成的光催化剂做了一系列的表面表征(SEM、DRS、XRD、N2BET、Zeta电位、XPS和固体荧光)。DRS结果表明负载了纳米Ag-AgBr后UV活性的ZnWO4的光响应延伸到可见光区。以偶氮染料酸性大红(AR18)为目标污染物研究了Ag-AgBr/ZnWO4可见光催化降解AR18性能、影响因素,结果发现复合光催化剂催化活性高于单一的AgBr和ZnWO4,并具有良好的稳定性。自由基抑制试验发现,·02-和空穴是Ag-AgBr/ZnWO4可见光降解染料的活性物种。固态荧光分析表明电子-空穴的复合几率大大减小。基于以上,发现最后复合光催化剂Ag-AgBr/ZnWO4降解AR18的机理。(2)通过光照还原法使纳米Ag成功负载在纳米棒ZnWO4上,并通过SEM、XRD、 XPS、Zeta电位、BET、DRS、固体荧光和阻抗谱对Ag-ZnWO4进行结构、成分和光电性能表征。以罗丹明B (RhB)为目标降解物来统研究了Ag/ZnWO4在UV光照下降解RhB的活性,以及Ag负载量、催化剂用量、染料浓度、溶液pH对光催化降解性能影响。结果表明负载少量Ag能显著提高ZnWO4对RhB的脱色和矿化；固体荧光和阻抗谱结果表明增强的光催化性能与Ag-ZnWO4有效的分离和抑制光生电子和空穴有关。(3)通过向Ag-AgBr/CaWO4可见光催化体系中引入Fe3+和H202构建芬顿-光催化复合体系,以改进Ag-AgBr/CaWO4可光催化体系中生成·OH不足的缺点。研究芬顿-光催化复合体系降解新型污染物左旋氧氟沙星性能,通过采用响应面优化实验的探讨和优化影响复合体系降解左旋氧氟沙星的实验参数(Fe3+、H2O2、pH值),建立了相应的预测模型。