NiTi水滑石基复合光催化剂的构筑及其可见光催化性能研究
传统粉体光催化剂在使用过程中，存在光生载流子传输能力弱、可见光响应差以及材料稳定性低等缺点，导致其光化学转换能力下降。层状双金属氢氧化物(LDHs)，由于其层板可引入种类、比例可调的光响应活性组分(Ti，Zn)，是一类能带、电子结构可控的半导体光催化材料。本论文基于NiTi-LDH独特的结构及其光催化属性，将其与具有高速载流子传输性能的还原氧化石墨烯(RGO)或Ag纳米颗粒复合，制备LDH基复合可见光催化剂;通过调变系列LDH基光催化剂的复合结构，增强其可见光响应信号;通过多种结构与性能表征手段，揭示了LDH基复合结构材料的构效关系，探究了光催化反应机制。因此，借助本论文的研究，得到系列高性能可见光响应的LDHs基复合光催化剂，并为新型可见光催化材料的结构设计、制备、性能优化提供了新的思路。 本论文主要研究内容与结果如下: (1).基于NiTi-LDH独特结构与可见光响应性质，采用原位生长法，将LDH固载于RGO表面，制备出可见光响应明显加强的NiTi-LDH/RGO复合光催化剂。在可见光下，NiTi-LDH/RGO表现出优异的水分解制氧催化活性，产氧速率高达1.968 mmol·g-1 h-1，表观量子产率为61.2％（波长500 nm处）。电子顺磁共振(ESR)和拉曼(Raman)检测，表明RGO的引入不仅提高NiTi-LDH/RGO光生电荷分离能力，而且促使LDH相Ti3+含量明显增多，导致复合半导体可见光响应能力增强。此外，通过NiTi-LDH/RGO复合结构的构建，催化剂的稳定性也明显提高。 (2).基于NiTi-LDH@Fe3O4多级结构，通过光还原法，负载粒径均一的Ag纳米颗粒于NiTi-LDH花状层面，构筑Ag/NiTi-LDH@Fe3O4复合结构可见光催化剂。Ag/NiTi-LDH@Fe3O4复合光催化剂具有明显提升的可见光降解亚甲基蓝催化性能，其光降解速率为传统NiTi-LDH光催化效果的～7倍。这可能是由于Ag的加入可以有效促进LDH活性组分的光生电子迁移，从而提高光生电子-空穴分离效率;此外，Ag/NiTi-LDH@Fe3O4的多级结构形貌促进了有机染料分子的吸附和传质过程。
NiTi水滑石;可见光催化剂;复合材料;构效关系;纳米颗粒
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
卫敏
2015
中文
O643.36;TB383
81
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）