多種納米結構TiO2和基于Ag-AgCl光催化劑的制備及其光催化性能研究.pdf

1、銳鈦礦TiO2不同取向的晶面生長能夠有效提高其空間電荷分離效率，有利于光催化活性的提升。本論文一方面通過溶劑熱法合成了多種納米結構的銳鈦礦TiO2，研究了其形貌、微觀結構、形成過程和光催化性能。另一方面，Ag/AgCl光催化劑由于其優(yōu)異的可見光催化活性受到廣泛的關注，本論文以天然溫泉水為原料，采用沉積-沉淀法合成了基于Ag/AgCl的多種光催化劑，并研究了其可見光催化性能。全文主要研究內(nèi)容如下:
　　1.SiO2嵌入的介孔TiO2

2、納米晶的制備及其光催化性能
　　以鈦酸丁酯為前驅(qū)體、正硅酸四乙酯(TEOS)為穩(wěn)定劑、乙酸為溶劑，在溶劑熱的條件下合成了介孔SiO2嵌入的銳鈦礦TiO2納米晶。當Si/Ti摩爾比為1∶5.5時，樣品呈菱形或切頂菱形狀并相互組裝形成長鏈狀結構，納米晶兩端為高能量(001)面。SiO2嵌入的TiO2納米晶表現(xiàn)出了優(yōu)異的紫外光降解活性，是純TiO2活性的6.7倍，這主要是由于其大的比表面積、高的結晶性以及部分高能量(001)面的暴露。<

3、br>　　2.沿[001]取向的銳鈦礦TiO2介晶的制備及其光催化性能
　　在鈦酸丁酯-正硅酸四乙酯-乙酸-三水合乙酸鈉體系中，采用溶劑熱的方法合成了沿[001]取向的錠子狀銳鈦礦TiO2介晶，側(cè)面為(101)面。三水合乙酸鈉與正硅酸四乙酯的協(xié)同作用促使了介晶結構的形成，由于其高的結晶性、大的比表面積和快速的空間電荷分離，銳鈦礦TiO2介晶表現(xiàn)出了良好的光降解活性以及優(yōu)異的光催化分解水產(chǎn)氫性能。
　　3.沿[001]方向拉長

4、TiO2納米晶負載CdS納米粒子及其可見光催化分解水產(chǎn)氫性能
　　在鈦酸丁酯-正硅酸四乙酯-乙酸-二水合乙酸鎘體系中，通過溶劑熱法合成了沿[001]方向拉長的具有階梯式(101)表面的TiO2納米晶;隨后，利用Cd2+的硫化制備了CdS納米粒子敏化的TiO2納米晶。當Cd/Ti摩爾比為0.17時，CdS敏化TiO2納米晶的可見光分解水產(chǎn)氫活性最高，這主要歸因于CdS較小的禁帶寬度以及光激發(fā)電子在CdS納米粒子和拉長TiO2納米晶(

5、101)面之間的快速轉(zhuǎn)移。
　　4.天然溫泉水中Ag/AgCl@SiO2核殼結構光催化劑的制備及其可見光催化性能
　　采用簡單的沉積-沉淀法，在天然溫泉水中合成了Ag/AgCl@SiO2核殼結構光催化劑，其中天然溫泉水作為氯離子和SiO2來源。Ag/AgCl@SiO2光催化劑的合成既減少了溫泉水中SiO2的濃度，便于進一步的水處理和實際應用;同時SiO2殼層能夠增加Ag/AgCl光催化劑的穩(wěn)定性。所合成的Ag/AgCl@Si

6、O2展現(xiàn)出了優(yōu)異的可見光催化活性和穩(wěn)定性，該工作首次以天然溫泉水為原料制備Ag/AgCl光催化劑，拓寬了廉價天然溫泉水資源的應用領域。
　　5.天然溫泉水中立方狀Ag/AgCl光催化劑的制備及其可見光催化性能
　　同樣采用簡單的沉積-沉淀法，在天然溫泉水中合成了具有立方狀形貌的Ag/AgCl光催化劑，尺寸在0.5-0.9μm。立方狀形貌能夠暴露更多的邊角位置，促進光催化反應的進行。立方狀Ag/AgCl對甲基橙和對氯苯酚的可見

7、光降解展現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化活性，超氧負離子自由基和空穴是立方狀Ag/AgCl光催化過程中的主要活性物種。
　　6.天然溫泉水中三元Ag2CO3/Ag/AgCl復合光催化劑的制備及其可見光催化性能
　　通過向天然溫泉水中緩慢加入硝酸銀溶液制備了Ag2CO3/Ag/AgCl三元復合物。該復合物由多面體形貌的Ag2CO3和無規(guī)則的Ag/AgCl顆粒組成。由于Ag2CO3較低的禁帶寬度以及Ag的表面等離子共振效應，合成的Ag2CO3

8、/Ag/AgCl對亞甲基藍溶液的降解展現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化活性和穩(wěn)定性。Ag/AgCl與Ag2CO3之間Z-式電荷轉(zhuǎn)移大大提高了光催化劑的還原和氧化能力。
　　7.天然溫泉水中Ag/AgCl/g-C3N4復合光催化劑的制備及其可見光催化性能
　　在天然溫泉水中采用原位沉積-沉淀的方式在片狀g-C3N4表面負載了Ag/AgCl納米粒子。g-C3N4載體大大增加了Ag/AgCl納米粒子的分散性，有效減小了其尺寸。其中，50wt％A