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近年来,解决环境污染和能源危机问题已经成为人类社会可持续发展的重大难题和挑战。而半导体光催化技术由于能够将太阳能转化为化学能而在环境和能源方面有潜在的应用前景,受到了科学研究者的关注。本文在综述半导体光催化材料的研究现状、合成方法、应用和发展趋势的基础上,重点研究了几种新型半导体光催化材料的合成和性质,探讨了光催化的机理。具体内容如下: 1.以三聚磷酸钠(Na5P3O10)为原料、采用简单的水热法合成了Ag5P3O10,Ag4P2O7/Ag3PO4和Ag3PO4光催化剂,并利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对所得的产物进行了表征。在模拟太阳光的照射下对产物Ag5P3O10,Ag4P2O7/Ag3PO4和Ag3PO4的光催化性能进行了研究。其光催化活性顺序为Ag5P3O10< Ag4P2O7/Ag3PO4< Ag3PO4,其中Ag3PO4表现出最好的光催化性能。此外,我们研究了Ag3PO4催化降解亚甲基蓝(MB)的动力学过程,提出了其光催化降解的机理,发现在Ag3PO4的光催化过程中超氧自由基和光生空穴发挥主要的作用。 2.采用离子交换法合成三元Ag3PO4/Fe3O4/GO复合光催化材料。所合成的产物通过XRD、场发射扫描电镜(FESEM)以及TEM进行表征。通过在模拟太阳光照射下降解染料罗丹明B(RhB)来评价所合成Ag3PO4/Fe3O4/GO复合材料的光催化活性。与单纯Ag3PO4相比,Ag3PO4/Fe3O4/GO复合材料显示出优异的光催化性能。光催化性能提高的原因可以归因于电子-空穴对的有效分离。我们对Ag3PO4/Fe3O4/GO复合材料的光催化机理进行了讨论。由于Ag3PO4/Fe3O4/GO复合光催化剂的室温超顺磁性为,在外加磁场的作用下,该复合催化剂可以很便捷的从溶液中分离出来,实现回收再利用。 3.通过组装的方法合成了WO3纳米棒(NRs)/g-C3N4复合光催化材料。利用XRD、TEM、红外(FT-IR)、紫外-可见漫反射和光致发光(PL)光谱对所得的产物进行了表征。通过在模拟太阳光下对RhB的降解来评估催化剂的活性。与单独的WO3 NRs和聚合物g-C3N4相比,WO3 NRs/g-C3N4复合材料表现出较好的光催化活性。WO3 NRs/g-C3N4复合材料光催化性能增强的原因可以归因于WO3和g-C3N4之间的协同作用有助于光生载流子的分离。此外,我们提出了WO3NRs/g-C3N4复合材料催化降解RhB的光催化降解机理。 4.以多聚磷酸为原料,采用简单的水热法合成了多面体Ag3PO4,利用XRD、SEM等对所得产物进行了表征。同时研究了不同反应温度、反应时间及醋酸钠的加入量对产物形貌的影响。最后对合成的多面体Ag3PO4进行了光催化性能的测试。