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随着社会工业化的发展,水污染变得日益严重。近年来,大量的废水被排放到河流中,这对人类的生存造成了严重的威胁。通常人们对废水的处理方法包括:物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法。新兴发展的半导体光催化剂技术是利用太阳光分解水,产生清洁能源氢和氧,能彻底分解有机污染物和无机重金属,二次污染很小且运行成本低等优点。因此半导体光催化技术已经成为解决能源短缺和环境污染的可能途径,开发具有高效催化活性的光催化材料也成为国内外研究的重点。光催化材料是在光的照射下,自身不起变化,却可以促进化学反应的一类物质,其功能相当于植物的在进行光合作用中的叶绿素。新近发现的Ag2CO3光催化剂在可见光下具有良好的光催化活性,被视为光催化领域的一项突破,但是Ag2CO3本身很容易发生光腐蚀现象,其稳定性问题亟待解决。论文中,考虑到碳酸银半导体材料与其它的支撑材料(如:氮掺杂石墨烯)或半导体材料(如:WO3,MoS2)之间可能存在的协同作用,已此切入,尝试性构建了一系列碳酸银基半导体复合材料,提出可行性的实验方案,以减小带隙的宽度,增强Ag2CO3对染料的吸附能力,提高其光生电子-空穴对的分离效率,继而提高材料在可见光下催化降解有机染料的活性及其稳定性,并对光催化机理作出相应的讨论。探索半导体复合材料对于实际的生产和应用具有重要意义,论文主要内容如下: 第一章,简单介绍半导体光催化技术的发展、应用及其光催化机理,并总结光催化材料在研究中面临的主要问题,及目前光催化材料的研究现状,提高光催化活性的新途径和存在的相关问题。借此引出论文的选题意义及主要研究内容。 第二章,采用简单的沉淀法制备不同比例的氮掺杂石墨烯(NG)修饰Ag2CO3(NG-Ag2CO3)复合材料,该合成方法容易控制、反应时间短、消耗低。研究了不同NG含量对NG-Ag2CO3催化剂结构、表面性质和光催化降解罗丹明B的光催化影响。当复合材料中NG的质量分数为4.5%时,复合材料对于有机染料的降解具有比纯的Ag2CO3更高的光催化活性和稳定性。这可以归因于引入了适量的NG提高了可见光的吸收效率,也提高了光生电子-空穴对寿命和更有效的分离。这个简单直接的方法在构建不同的NG基的异质结构光催化剂方面具有潜在的应用。 第三章,通过原位沉淀法成功制备了一系列含有不同质量比的Ag2CO3/WO3异质结构,实验发现复合材料Ag2CO3/WO3中Ag2CO3颗粒的尺寸明显减小,比表面积显著提高,在可见光照射下降解罗丹明B染料比纯的WO3具有最高的光催化降解效率,这可能归因于更多的光吸收和增强的吸附能力。27.6%Ag2CO3/WO3复合材料对于罗丹明B的降解效率是纯的WO3的20倍。研究Ag2CO3/WO3光催化机理发现,在可见光下降解罗丹明B主要归因于羟基自由基氧化机理。该工作预示着Ag2CO3/WO3复合材料在去除水中污染物方面具有潜在的应用前景。 第四章,采用简单的化学沉淀法合成Ag2CO3亚微米棒、花状微球MoS2以及一系列含有不同MoS2量的MoS2/Ag2CO3亚微米棒复合材料,并比较它们的光催化活性及稳定性。实验显示:0.25%MoS2/Ag2CO3亚微米棒复合材料,可见光降解罗丹明B(RhB)的速率和循环稳定性均明显优于纯的Ag2CO3,这可归因于MoS2和Ag2CO3之间的协同效应,当协同效应最佳时,可有效促进界面电荷转移,并提供更多RhB染料的吸附和脱附活跃位点,从而有效降低了光诱导的电子和空穴复合,进而导致MoS2/Ag2CO3的光催化效率提高。最后研究了不同的捕获剂对于其催化效率的影响,结果表明MoS2/Ag2CO3亚微米棒复合材料降解罗丹明B主要归因于超氧根负离子和空穴的氧化。