改性偏钒酸银纳米材料的制备及其可见光催化性能的研究.pdf

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1、硕士学位论文改性偏钒酸银纳米材料的制备及其可见光催化性能的研究SYNTHESISANDVISIBLE-LIGHT-DRIVENPHOTOCATALYTICPERFORMANCEOFMODIFIEDAgVO3NANOMATERIALS欧阳琪哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O614.12学校代码：10213国际图书分类号：546密级：公开工学硕士学位论文改性偏钒酸银纳米材料的制备及其可见光催化性能的研究硕士研究生：欧阳琪导师：李中华教授申请学位：工学硕士学科：化学工程与技术所在单位：化工与化学学院答辩日期：20

2、18年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O614.12U.D.C:546DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSYNTHESISANDVISIBLE-LIGHT-DRIVENPHOTOCATALYTICPERFORMANCEOFMODIFIEDAgVO3NANOMATERIALSCandidate：OuyangQiSupervisor：Prof.LiZhonghuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngine

3、eringSpeciality：ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation：SchoolofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要半导体光催化技术利用来源充足的太阳光可进行降解有机污染物、分解水产氧制氢、还原二氧化碳等反应，为解决环境污染问题以及缓解化石能源危机

4、提供了新的方法。AgVO3禁带宽度较窄（约2.3eV），具有良好的可见光响应及稳定性，是一种极具应用前景的新型半导体光催化剂，然而光生电子空穴对易复合的弊端严重限制了其在降解有机污染物时的光催化性能。本文利用半导体复合以及稀土元素阳离子掺杂的手段对AgVO3进行改性，制备出具有高活性的光催化剂，具体研究成果如下：通过水热法合成出表面光滑的一维AgVO3纳米线，采用沉积沉淀的方式将Ag2CrO4纳米颗粒锚定在AgVO3纳米线表面，制备出Ag2CrO4/AgVO3复合光催化材料。Ag2CrO4的引入有助于扩宽AgVO3的光

5、吸收范围，提高对太阳光的利用率，异质结的形成极大地促进了光生载流子的分离与转移效率。复合材料的光催化活性与Ag2CrO4的负载量有关，当Ag2CrO4与AgVO3的质量比为0.2:1时，复合光催化剂表现出最优异的活性，可见光照射下降解罗丹明B的表观反应速率常数为纯AgVO3的22.4倍，活性的提升主要归因于异质结的形成加速了光生电子与空穴的分离。催化反应过程中的主要活性基团为超氧自由基与羟基自由基，结合实验结果提出了活性增强的机理。通过一步水热法分别制备出六种稀土元素（RE=Lu、Yb、Eu、Pr、Tb、Tm）掺杂的一

6、维AgVO3纳米线，掺杂并未改变AgVO3纳米线的基本形貌。稀土元素阳离子进入AgVO3晶格中，限制纳米线生长从而产生直径小于100nm的细纳米线，增大了材料的比表面积，对染料分子的吸附能力得到提升，同时吸收带边红移，在可见光区的光吸收能力增强，光生电子与空穴的复合也得到一定程度的抑制，这些因素的协同作用，使得掺杂改性后的AgVO3纳米线在可见光照射下降解RhB时具有更高的光催化活性。Pr、Tb和Tm三种稀土元素的掺杂剂量对AgVO3催化活性的影响表现出相似的趋势，催化活性首先随着掺杂量的增加而增加，增至0.5%时活性

7、最佳，随后随着掺杂量的增加活性反而下降。0.5%Tm-AgVO3表现出最佳的可见光催化降解罗丹明B的性能，速率为AgVO3的6.5倍。关键词：光催化；偏钒酸银；异质结；稀土掺杂；有机污染物降解I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractDrivenbyinexhaustiblesunlight,semiconductorphotocatalytictechnologycanmakedegradingorganicpollutants,splittingwaterintooxygenandhydrogen,reduc

8、ingcarbondioxideandotherreactionspossible.Itprovidesanewwaytosolveenvironmentalpollutionproblemsandalleviatefossilenergycrisis.AgVO3withanarrowbandgap(about2.3eV)isan