论文部分内容阅读
与传统的TiO2光催化材料相比,银基光催化材料由于对有机污染物具有高效的可见光光催化降解活性而引起广泛兴趣。然而,光生载流子的快速复合和银基材料的光致分解性引起光催化性能的显著降低。此外,人们对银基光催化材料自身的光催化特性也缺乏深入研究。针对上述问题,本文主要围绕银基光催化材料的光催化活性、结构与性能的稳定性以及独特的光催化选择性开展研究工作。具体研究内容及结果如下:(1)为了提高银基光催化材料的降解性能,首先在各种银基光催化材料(AgBr、AgCl、AgI、Ag2O、Ag2CO3、Ag3PO4)表面修饰无定型Ti(Ⅳ)助剂。结果表明:无定型Ti(Ⅳ)可作为一种通用的空穴助剂捕获价带中的光生空穴,通过提高光生载流子的迁移来增强各种银基材料的光催化活性;然而,由于空穴的快速转移,导致光生电子在银基光催化材料表面直接还原晶格Ag+,引起其表面结构的破坏和光催化活性的降低。为了进一步提高银基光催化材料的稳定性(以AgBr为例),在Ti(Ⅳ)/AgBr表面进一步修饰无定型Fe(Ⅲ)电子助剂。结果显示:双助剂修饰的Fe(Ⅲ)-Ti(Ⅳ)/AgBr光催化剂明显比单助剂修饰的Ti(Ⅳ)/AgBr和Fe(Ⅲ)/AgBr光催化剂具有更高的光催化活性和稳定性,由此提出Fe(Ⅲ)-Ti(Ⅳ)无定型双助剂协同作用增强银基光催化材料活性与稳定性的机理。(2)在对混合有机污染物的光催化降解过程中,光催化材料对染料的优先选择性降解具有重要意义。本研究首先通过简单沉淀法合成了一系列银基化合物AgCl、AgBr、Ag2O、Ag2CO3和Ag3PO4,再通过光还原法在银基材料表面沉积金属Ag;以甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)、MB和活性艳红X-3B、MB和罗丹明B(RhB)等多种混合染料为有机污染物,研究银基材料的光催化选择性降解性能。结果表明:虽然所有银基光催化材料对MB染料都表现出优异的选择性吸附活性,但是在光催化降解过程中并没有优先选择性降解性能;相反,银基材料对MO、活性艳红X-3B和RhB表现出优异的选择性降解。主要原因是:金属Ag对含硫化合物(有孤对电子)具有很强的亲和力,能优先吸附MB染料,而这种吸附的MB染料分子离光生空穴较远,不易被空穴氧化,导致光生空穴优先降解MO、活性艳红X-3B和RhB,从而对含硫染料表现出独特的光催化选择性。