磁性银系增强光催化剂的合成及其性能研究文献综述

 2021-11-01 22:20:40

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一、光催化剂的简介

随着社会的发展,光催化技术已经成为环境友好型的绿色化学技术。在利用新型太阳能治理环境污染方面有广阔的应用。近些年来,光催化技术作为一种新型环境处理技术,在废水、废气的深度处理方面有着广泛应用前景,银系催化剂有优良的催化性能,还应用在无机光敏材料和电池材料,还具有优良的杀菌性能。因此,国内外众多学者纷纷展开了光催化材料的制备和研究。近些年来,研发的众多可见光光催化材料中,银系光催化剂表现出较高的活性,但是其稳定性低,且价格昂贵不易回收,所以很难应用于实际。所以制备稳定性高的易回收的光催化材料成为学者研究的重点。所以光响应磁性催化剂成为人们研究的热点,磁性材料和光催化材料的有效复合,在提高光催化活性和稳定性的同时,也可通过分离回收而减少成本。金属元素掺杂是现阶段光催化剂改性技术研究的一个重要方面,金属元素掺杂包括金属离子掺杂和金属单质掺杂阱。经研究表明:复合催化剂具有较好的光催化降解性能。人们采用Ag等贵金属掺杂改性Ti02,光催化实验结果表明,掺杂改性后能 有效改善Ti02的光催化性能。

二、复合光催化剂的制备以及性能的探究

经过查阅文献,有许多学者通过复合两种材料,如银或者银的化合物,改善其性能。前面三个学者通过在TiO2上掺杂银或者银的化合物,从而改善其性能,提高效能。

1.TiO2与银及银化合物的复合及其性能的探究

Priyanka的人使用一锅溶剂热技术合成AgBiS2-TiO2,研究表明少量掺杂剂加入的复合结构,如下图所示TiO2的原始锐钛矿相的形成[a = b =3.8和c =9.5],在25.40,38.50,48.0和55.0处有尖锐的峰。该图还显示了AgBiS2-TiO2复合材料的衍射图。 如观察到的,AgBiS2的峰在较低的掺杂剂百分比(0.52 wt%)下并不明显。 然而,在5wt%的AgBiS 2 -TiO 2复合材料的情况下,在31.70处观察到一个小的峰。有效的改善可见光的吸收。复合材料的带隙随着掺杂剂水平增加而减少,XPS分析表明峰值应对于复合结构局部环境的变化,复合材料的降解结果表明提高效能。

Xiaosong Zhou的人通过一种简便的一锅溶剂热内合成一维TiO2@Ag异质结构,均匀的TiO2纳米薄片层被紧紧地涂在Ag纳米棒芯上,如下图就是TiO2 @ Ag NRs合成的示意图。制备的一维TiO2@Ag NRs异质结构在可见光下显示出等离子体增强的光催化氢产生和有机污染物的降解。增强的光催化活性归因于Ag NRs的等强离子共振。

如下图所示,纯TiO2仅在紫外区域显示强吸收,吸收边缘在380 nm,但是在Ag NRs上的410 nm有一个强吸收峰,这归因于Ag纳米棒的SPR。 由于Ag NRs的。核心与TiO2纳米片外层之间的协同作用,TiO2 Ag NRs和TiO2 @ Ag NRs异质结构(下图中的曲线红色和蓝色)的等离激元吸收峰呈现出不同的红移。 TiO2 @ Ag NRs的红移距离高于TiO2 Ag NRs,表明该样品中的Ag和TiO2相互作用更强。

Hongchao等人以聚多巴胺纳米球为模板,通过简便的方法成功合成了具有不同壁厚的Ag-TiO2中空纳米球。通过在可见光照射下MB的光降解来评估合成的Ag-TiO2中空纳米球的光催化活性。如下图所示,(A)在可见光照射下各种光催化剂对MB的光催化降解率的比较; (B)MB降解力学曲线的对数变换ln(Ct / C0), 亚甲基蓝(MB)分子主要选择661 nm附近的特征峰作为模型污染物。根据MB溶液的紫外-可见吸收光谱确定了TiO2-P25,Ag-TiO2-1和Ag-TiO2-2对MB的光催化降解率。 如下图A所示,在不存在TiO 2 -P 25或Ag-TiO 2的情况下,在可见光照射下几乎没有MB被光降解,这表明MB在没有催化剂的情况下非常稳定。 当使用TiO2-P25作为光催化剂时,辐照60分钟后降解了约46.2%的MB。 相比之下,辐照60分钟后,合成后的Ag-TiO2-1中空纳米粒子可降解约81.1%的原始MB,而Ag-TiO2-2的值可达到90.6%。

结果表明,两种Ag-TiO2中空纳米球均具有较好的性能,光催化性能优于纯TiO2,特别是,薄壁Ag-TiO2-2比厚壁具有更好的光催化性能。

Pham等人通过伽马射线辐照法合成负载在TiO2纳米管(Ag/TNT)上的银纳米复合材料,产率为92.42%。如下图显示了Ag / TNT在光催化下的光催化机理,阳光条件下(5%紫外线照射和50%可见光照射)。

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