WO3复合物/混合物材料的制备及其光催化性能研究

来源 :西华师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangstian
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人类社会在快速发展时,把许多没有处理过不利于人类自身健康的物质直接排放到环境中,造成了严重的环境污染。因此寻找一种环境友好、安全有效的解决环境污染问题的方法至关重要。光催化技术是一种利用太阳能等光能和光催化剂(尤其是半导体光催化剂)对污染物进行降解达到对环境问题进行修复的绿色可持续技术。在半导体氧化物中,WO3因光化学稳定性好,无毒以及比Ti O2和Zn O具有更窄的禁带宽度等优点,在光催化领域获得大量研究。但WO3存在对可见光吸收率低和光生电子空穴快速复合的缺点,使其光催化活性大大减弱。因此本文以WO3为研究对象,通过不同的方式掺杂Ag基类物质,对WO3进行改性,从而提高其光催化活性。首先,利用沉积-沉淀法和简单的机械混合法制备了一系列不同比例的WO3/Ag2CO3复合物。并且利用XRD、SEM、XPS、DRS等表征手段对制备的WO3/Ag2CO3复合物进行了表征。然后在可见光(λ>400 nm)辐照下,通过光催化降解模拟染料废水有机污染物罗丹明B(Rh B)和甲基橙(MO)探究了不同方式制备样品的光催化活性。结果表明:无论是光催化降解Rh B还是MO溶液,用机械混合法制备的WO3/Ag2CO3材料的光催化活性皆比用沉积-沉淀法制备的材料高。此外,还研究了Ag2CO3的溶解性对复合物光催化剂光催化活性及稳定性的影响。溶液中加入少量Ag NO3能够抑制Ag2CO3的溶解,提高复合物的稳定性。通过自由基捕获实验研究了光催化反应机理,发现光诱导空穴(h+)是光催化反应过程中的主要活性组分。其次,同样采用沉积-沉淀法和机械混合法这两种方式,分别制备了一系列不同比例的WO3/Ag3PO4复合物。然后对其进行与上述一样的表征方式表征。在可见光下(λ>400 nm),通过光催化降解有机物污染物Rh B溶液和1,4-二氢-2,6-二甲基吡啶-3,5-二羧酸二甲酯(1,4-DHP)溶液来对不同方式制备的WO3/Ag3PO4复合物的光催化活性进行了评估。结果发现在相同的光照时间下,在适当比例下两种类型的光催化剂对Rh B溶液和1,4-DHP溶液降解率相当。但在较低的Ag3PO4含量下,机械混合法制备的光催化剂却对Rh B溶液和1,4-DHP溶液表现出较高的光催化活性。机械混合法制备的WO3/Ag3PO4材料的光催化活性得以增强与块状的WO3表面的反应活性位点增加和光生电子空穴对的分离率提高有关。最后采用机械混合法和球磨法这两种不同的制备方式,分别成功制备了一系列不同比例的WO3/Ag I复合物。在可见光下(λ>400 nm),通过分别催化降解有机污染物Rh B溶液和1,4-DHP溶液来评价了这两种类型的WO3/Ag I材料的光催化活性和稳定性。结果表明,这两种类型的WO3/Ag I材料在经过5次循环后,其对Rh B溶液和1,4-DHP溶液的降解率皆几乎保持不变。可是,分别在可见光下照射12 min和8 min后,采用球磨法制备的WO3/Ag I材料对Rh B溶液和1,4-DHP溶液的降解率却高于机械混合法制备的材料的降解率,其光催化活性得以提高可归于高的光生电子空穴对的分离率。因此本文为制备简单高效的光催化剂提供了新思路。
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