銀和還原氧化石墨烯改性釩酸鉍光催化材料研制及其光催化性能的研究.pdf

1、工業(yè)的極速發(fā)展導(dǎo)致水污染更加普遍，而光催化材料能利用太陽能解決水環(huán)境污染相關(guān)問題，這已經(jīng)成為環(huán)境學(xué)科領(lǐng)域研究的熱點和難點。釩酸鉍（BiVO4）兼有隙窄和高可見光催化活性優(yōu)點而受到科研和工業(yè)界喜愛。然而，純相 BiVO4的光生電子-空穴對分離較困難，而且電子和空穴對的復(fù)合會導(dǎo)致BiVO4的量子效率很低，從而使BiVO4光催化降解污染物的能力下降。
　　該論文首先全面深入的研究了對BiVO4改性是可行的，然后采用銀納米粒子和還原氧化石

2、墨烯為改性劑，因為還原氧化石墨烯(簡寫為rGO)和石墨烯具有相似的特性，它們都有導(dǎo)電性高，載流子遷移率高，比表面積大的優(yōu)點；而Ag納米粒子的局域表面等離子體共振現(xiàn)象可增強(qiáng)催化劑對可見光的吸收；從而制備出了BiVO4負(fù)載Ag納米粒子和還原氧化石墨烯的新型光催化劑。這種新型的復(fù)合型光催化劑能提高光催化劑的量子效率，從而提高BiVO4降解污染物的效率。論文以單斜相BiVO4為對象，研制了BiVO4-Ag（簡寫為Bi-Ag）和BiVO4-Ag-

3、氧化還原石墨烯（簡寫為AgGB）光催化復(fù)合材料，并表征探討了其理化性質(zhì)和污染物降解效率。該研究的主要內(nèi)容和結(jié)論列舉如下：
　?、俨捎靡徊剿疅岱ㄖ苽涑鰪?fù)合材料Bi-Ag和AgGB光催化復(fù)合材料。對制備出的這兩種復(fù)合材料進(jìn)行一系列的表征，其中包括常見的X-射線衍射、掃描電子顯微鏡、能譜分析、拉曼光譜、X光電子能譜以及紫外-可見漫反射等，結(jié)果表明：石墨烯中的部分含氧基團(tuán)被氧化還原形成了還原氧化石墨烯。Ag納米顆粒與BiVO4晶體一起形成

4、粒徑為4-7μm的微球，然后分散在還原氧化石墨烯片層上。制備出的純的BiVO4樣品禁帶寬度由光催化劑禁帶寬度的公式計算得來，最后求得制備的光催化劑的禁帶寬度為2.42eV，與理論值2.4eV具有較高一致性。經(jīng)改性后的BiVO4對可見光具有更強(qiáng)吸收能力，尤其在可見光區(qū)域。實驗結(jié)果表明，BiVO4經(jīng)rGO和Ag納米顆粒改性后具有更大的光相應(yīng)范圍，從而可以提高對可見光的吸收。其次該論文還利用電子順磁共振表征的方法分析AgGB復(fù)合材料的中的羥基

5、自由基和超氧自由基的產(chǎn)生情況，實驗結(jié)果顯示，在黑暗條件下，幾乎不產(chǎn)生羥基自由基和超氧自由基。在開燈反應(yīng)過程中，復(fù)合材料產(chǎn)生的羥基自由基和超氧自由基隨著時間的增長而增加。
　?、谠谔骄繌?fù)合材料AgGB在降解污染物過程中電子和空穴所起的作用時，我們在光催化降解羅丹明B時分別加入了硝酸銀作為電子捕獲劑和酒石酸鈉鉀作為空穴捕獲劑，加入的量均為0.1mmol。實驗結(jié)果顯示，當(dāng)加入硝酸銀時，整個反應(yīng)體系的降解速率有所提高，而在加入了酒石酸鈉鉀