WO3基复合光催化剂的构筑及其活性增强机理研究

作     者：古春荣 

作者单位：延安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高楼军;冯奇国

授予年度：2021年

学科分类：081704[工学-应用化学] 081705[工学-工业催化] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：光催化 水体污染物 水热法 苯酚 四环素 

摘      要：近年来,半导体光催化技术引起了人们广泛的关注,但较高的光生载流子复合率和较低的光利用率阻碍了该技术的实际应用。三氧化钨(WO)作为一种半导体材料,其热力学稳定性和化学稳定性较高,且带隙为2.5～2.8e V,吸收阈值大致为442 nm,是一种潜在的可见光响应半导体材料,得到了广泛的研究。基于此,本论文采用水热技术可控合成了WO半导体材料,结合表面修饰和掺杂,获得了系列WO基复合材料,实现了其光催化活性的提高,进而促进光催化技术的实际应用。具体研究内容如下:1.利用水热法和金属掺杂,获得了球形的六方相Ni O/Ni/h-WO光催化剂,通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-Vis-DRS、PL和EIS等手段,对其结构、形貌、元素组成、光学和电学性能进行了分析。利用苯酚溶液模拟污染物,研究了不同Ni掺杂量的Xwt%Ni O/Ni/h-WO降解苯酚的光催化活性。研究发现:可见光照射120min后,1wt%Ni O/Ni/h-WO光催化氧化降解苯酚的效率可达50.7%左右,相比于纯六方相h-WO降苯酚的效率12%,1wt%Ni O/Ni/h-WO光催化剂的催化活性提高了4倍,且循环4次后活性基本未降低。研究结果表明:Ni的掺杂有利于催化剂内部光生e和h的分离,从而显著地提高其光催化活性和稳定性。2.采用水热法合成了二维(2D)单斜γ-WO,利用Ag对其表面进行修饰,获得了Ag/γ-WO复合光催化剂,通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-Vis-DRS、PL和EIS等测试,对其结构、形貌、元素组成、光学和电学性能进行了分析。以四环素溶液为模拟污染物探索Xwt%Ag/γ-WO复合光催化剂降解四环素的活性变化。结果表明模拟太阳光照射120 min后,5wt%Ag/γ-WO对四环素的降解率可达到65.8%。相比于单体γ-WO四环素降解率9.3%,其降解率是纯单体γ-WO的7.1倍。其活性增强机制符合贵金属掺杂在催化剂表面形成的SPR效应。