可見光響應(yīng)半導體光催化劑制備及其性能研究.pdf

1、半導體光催化技術(shù)作為一種解決能源短缺及環(huán)境污染問題的有效途徑，近年來得到了研究者的持續(xù)廣泛關(guān)注。其中，太陽光能的綜合利用及光量子效率提高是半導體光催化劑研究所面臨的兩大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)TiO2材料具有優(yōu)良的化學及光化學穩(wěn)定性且無毒無害，但其禁帶寬度較大，只能利用太陽光中的紫外部分，且光量子效率偏低，因此，賦予TiO2材料可見光響應(yīng)性具有重要的意義;Ag3PO4在可見光（480 nm左右）條件下仍表現(xiàn)出高于80％的量子效率，但是其催化效果及穩(wěn)定

2、性還有待進一步提高。本論文研究內(nèi)容主要包括兩個部分，一方面通過TiO2的氟化、氫化兩步處理賦予其可見光催化活性;另一方面采用表面活性劑輔助共沉淀法控制制備Ag3PO4材料，使其具有更高的載流子傳輸效率，進而獲得高效可見光催化活性的半導體材料。具體研究內(nèi)容如下:
　　1.采用水熱氟化技術(shù)結(jié)合低溫等離子體輔助加氫兩步法制備可見光響應(yīng)的TiO2基光催化材料。首先HF水熱刻蝕P25成功制備F摻雜介孔TiO2，然后再進行H2介質(zhì)阻擋等離子體

3、放電處理，獲得了具有豐富氧空位的介孔F-TiO2-x，該材料是具有晶體的內(nèi)核及無定形層表面的核殼結(jié)構(gòu)（TiO2@TiO2-x）。順磁共振(EPR)研究發(fā)現(xiàn)，氟化的F-TiO2存在少量氧空位，具有可見光響應(yīng)性能，光降解亞甲基藍(MB)過程顯示可見光催化活性;TiO2@TiO2-x核殼結(jié)構(gòu)存在豐富的氧空位，光響應(yīng)范圍和可見光催化活性得到進一步的拓展和增強。F及氧空位(Ti3+)的存在，能夠在導帶底及價帶頂部形成新的能級，從而達到減小導帶寬度

4、、增強可見光吸收和光生載流子分離轉(zhuǎn)移使反應(yīng)效率提高。
　　2.表面活性劑輔助合成具有可見光高效催化活性的Ag3PO4光催化材料。在新型半導體催化劑Ag3PO4的共沉淀過程引入陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)，制備了具有豐富反應(yīng)活性位的SDS-Ag3PO4，其在可見光條件下降解MB時，反應(yīng)速率相比于共沉淀法獲得Ag3PO4增強大約3倍。研究發(fā)現(xiàn)SDS-Ag3PO4表面少量SDS的存在有利于對反應(yīng)物的吸附、可見光吸收及光生載流