氧化石墨烯磷酸银复合光催化剂.doc

氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂的制备及其性能研究

姓名:魏向东
学院:化工学院
指导老师:李作鹏
氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂的制备及其性能研究
摘要:Ag3PO4光催化剂目前是性能最好、最具应用前景的光催化剂之一,但由
于银的成本较高,而且还存在降解活性较慢的局限,故本文采用掺杂的方法制备
氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂,并以有机染料甲基橙的降解反应为模型评价
催化剂的光催化活性。同时,考察了不同Go/Ag3PO4质量配比对其在可见光下进
行光催化降解甲基橙反应活性的影响。结果表明,所制备的Go/Ag3PO4复合光催
化剂在可见光条件下对甲基橙表现出良好的光催化活性。在可见光下对10
mg·L-1的甲基橙作用10 min,%,作用20 min,其脱色率可达
%。对30 mg·L-1的甲基橙作用40 min,%,作用60
min,%。
关键字:磷酸银;氧化石墨烯;掺杂;光催化
目录
1 绪论 1
磷酸银光催化剂的研究 - 1 -
氧化石墨烯的性能研究 1
复合光催化剂的评价 2
2 实验仪器和试剂 2
实验仪器 2
2
3 实验部分 2
Na2HPO4( M)溶液的配制 2
纯Ag3PO4的制备 2
菱形十二面体Ag3PO4晶体的制备 2
立方体构型Ag3PO4晶体的制备 3
-磷酸银复合光催化剂的制备 3
4
光催化剂的光催化性能评价 4
脱色率分析 5
4 GO/Ag3PO4复合光催化剂的性能研究 5
纯Ag3PO4在可见光下降解甲基橙(10mg·L-1)的脱色率 5
(10mg·L-1)的脱色率6 (30mg·L-1)的脱色率 7
5 结论 8
参考文献 9
1 绪论
由于世界人口迅速增长,生态环境不断恶化,使得相当长一段时间内,能源
和环境成为影响人类社会发展的两个重要因素,特别是近年来,常规能源储量有限,难以满足可持续发展的需要。太阳能光伏电池可以直接将储量大、分布广、清洁可再生的太阳能转换为电能,而且利用太阳能进行光催化净化的方法对环境污染物的净化具有能耗低、反应条件温和、无二次污染、无需燃料运输、使用期限长久和安全等优点,所以成为目前最具广泛应用前景的环境污染治理的重要方法之一。自Fujishima和Honda[1]发现采用TiO2作为光阳极在紫外光照射的条件下可分解H2O为H2和O2以来,纳米TiO2半导体光催化氧化技术在环境污染治理、空气净化等领域得到了广泛的关注[2-3]。然而,常用的宽带隙光催化材料TiO2因量子化效率低(约4%)[4]且光催化反应只能在紫外光下才可进行[5],这大大限制了其对太阳光的利用。因此,探索和开发能高效利用太阳光的新型半导体光催化剂是当今研究和探讨的热点问题之一。
磷酸银光催化剂的研究
最近,Yi课题组[6-7]研究发现半导体Ag3PO4具有较好的可见光催化活性[8],
是最具应用前景的光催化剂之一,但由于银的成本较高,而且还存在降解活性较慢的局限。近几年来,对Ag3PO4光催化剂进行了广泛的改性研究,其中就包括了半导体光催化剂的负载[9-10]、离子掺杂[11-12]等方法。许多文献也报导了采用新型碳材料诸如碳纳米管[13]、类石墨碳材料[14-15]、C60 [16-17]等与光催化剂杂化形成复合光催化材料[18],增强了材料对污染物、有机物等的光催化性能。
氧化石墨烯的性能研究
氧化石墨烯是一种具有层状结构的非化学计量材料,它的比表面积较大,而
且具有离子交换能力强的特点,这些特点显示出其具有较好的复合性能[19]。我们将氧化石墨烯与磷酸银光催化剂进行了复合,并研究了其对有机染料甲基橙在模拟可见光下进行光催化性能的影响。
复合光催化剂的评价
本作品对复合光催化剂的光催化性能的评价,采用在可见光下液相降解有机
染料甲基橙的评价方法。 g的复合光催化剂粉末投入到90 ml甲基橙(10mg·L-1和30mg·L-1)溶液中。可见光灯和液面之间的距离是10 cm,每隔10 min取一次溶液,离心分离出粉末后,缓慢取出上层清夜并用722E型可见分光光度计在波长为464 nm时测出该溶液的吸光度值。光照之前,含光催化剂的样品均置于黑暗中搅拌半小时使之达到吸附解吸平衡