论文部分内容阅读
过去几十年来,工业的发展带来了水污染问题和能源问题解决这些问题已迫在眉睫。半导体光催化技术被人们广泛的认为是解决能源问题和水污染问题的有效方法。β-In2S3是缺陷尖晶石结构的窄带缝的光催化剂,由于能在可见光下响应而被广泛的应用在光催化领域。本课题通过调控反应条件制备出具有良好光催化性能的纯相In2S3光催化剂。成功的合成了 RGO@In2S3复合催化剂、Ag/In2S3光催化剂和RGO/Ag/In2S3三元光催化剂,有效的抑制了 In2S3光生载流子的复合,提高了材料的光催化性能。(1)通过优化水热法过程中的反应温度和溶剂(水和乙醇的比例)合成In2S3光催化剂。研究了不同反应条件下合成的In2S3光催化剂的形貌、结构、光电性能和光催化性能之间的关系。结果表明:当反应溶剂是水、反应温度180℃时,水热反应12 h时合成的In2S3光催化剂具有优异的结晶性,这有效的促进了光生载流子的分离和传输。(2)采用一步水热法成功制备了 RGO@In2S3光催化剂。通过调控GO加入量来研究RGO@In2S3光催化剂的形貌、微观结构、光电性能及光催化性能的影响。结果表明:在RGO和In2S3费米能级存在差异从而导致光生电子从In2S3表面转移到RGO表面,抑制了光生载流子的复合。当GO的加入量为2mg时,合成的RGO@In2S3显示出最优异的光催化性能。在可见光照射150min后,对MO溶液的降解效率达到了 99%。此外,活性物种捕获实验表明h+和O2-是光降解过程的主要活性物种。(3)采用紫外光照还原法成功合成高效的Ag/In2S3复合光催化剂。测试结果表明Ag纳米颗粒锚在In2S3的表面会在两相之间形成肖特基结。肖特基结构能够有效的抑制了光生载流子的复合。此外,Ag的SPR效应增强了光催化剂对可见光的吸收。A2-IS在可见光照射90 min后可将97%的MO溶液降解,它的降解性能是In2S3的3倍。A2-IS样品的循环稳定测试结果表明在循环使用5圈后依旧保持良好的光催化性能。(4)采用水热法和紫外光还原法成功制备了 Ag@RGO/In2S3三元光催化剂。研究了 Ag的SPR效应和RGO共同作用下In2S3光催化机理。结果表明:在Ag@RGO/In2S3三元光催化剂内部建立了内建电场,内建电场能有效的促进载流子的分离。此外,Ag的等离子体共振增强了 RGO对近红外光的吸收,导致Ag@RGO/In2S3光催化剂在近红外光下也显现出优异的光催化活性。在近红外光照射210min后,Ag@RGO/In2S3光催化剂对MO溶液的降解效率达95%。