AgBrTiO2纳米复合催化剂的制备及其可见光光催化功能研究.pdf

II Preparation of AgBr/TiO2 Nanocomposites and Investigation of Their Visible Light Photocatalytic Activity A Dissertation Submitted to the Graduate School of Henan University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science By XingYangyang Supervisor: Asso Prof. Li Qiuye Date: May 2013 IV 摘 要 环境污染已成为困扰当今社会可持续发展的最大难题之一，世界各国为此都投入了 大量的人力物力去寻找解决办法。常用的物理法，化学法，生物法等往往存在着操作复 杂，消除污染不彻底，费用昂贵等缺点。从20 世纪70 年代开始，半导体光催化技术的 发展给解决环境污染提供了新的途径。在众多的半导体氧化物中，TiO2 的优势是显而易 见的：氧化能力强，化学性质稳定，环境友好，而且廉价易得。但是它也存在不足之处， 例如：只能利用占太阳光中4%-5%的紫外光，并且光生载流子的复合速率较快等。 TiO2 的改性能够有效拓展其对可见光的吸收，减少光生载流子的复合。其中与窄禁 带半导体复合是一种重要方法，它不仅可以使二氧化钛的吸收拓展到可见光区，而且由 于两种半导体间能带的差异可促进光生电子-空穴的复合，进而提高可见光催化效率。 含银卤化物光催化剂引起了人们热切的关注。AgCl 、AgBr 、AgI 在光照条件下表面会形 成一层Ag 单质，这层Ag 单质可以保护AgX 不会被继续分解，使催化剂的稳定性得到 改善。这种 AgX/半导体纳米复合材料作为高活性的光催化剂目前已得到深入的研究和 广泛的应用。 本文以水热法制备得到的不同形貌的钛酸为前驱体,通过不同的方法使其与AgX 复 合，并对该复合催化剂进行了各种物理化学性能表征，比较了其可见光催化活性，主要 研究内容包括以下四个部分： （1 ）以钛酸纳米带为二氧化钛的来源，通过离子交换-煅烧的方法制备而得了 AgBr/TiO 纳米复合材料。随着煅烧温度的增加，钛酸逐步转变为锐钛矿相的TiO ，相 2 2 貌也随之发生改变。紫外可见吸收表明，AgBr/TiO2 纳米复合材料在可见光400-470 nm 有很强的吸收；可见光下对MO 的降解表现出了良好的活性；其中样品AgBr/TiO -300 2 活性最好，30min 内MO 的降解率达到了95% ；AgBr/TiO -300 保持了较好的纳米带结 2 2 构，比表面积达到了158 m /g ：该催化剂表现出高光催化活性的原因可能是TiO2 纳米带 的一维结构有利于电子传输，减少了电子-空穴的复合；较大的比表面利于催化剂的活 性面与甲基橙接触，提高反应效率。同等条件下，与纯AgBr ，TAN ，P25/AgBr 相比， 样品AgBr/TiO2 具有更好的催化活性。 I （2 ）以钛酸纳米管为前驱体，通过共沉淀—煅烧的方法制备得到了AgBr/纳米管钛 酸复合材料。透射电镜 （TEM ）和 X 射线衍射分析