可见光响应rGO/Ag10Si4O13复合材料的制备及光催化活性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yiyiyaya13575
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目前传统水污染治理方法无法满足人类社会日益发展的需求,半导体光催化技术作为一种新型的处理水污染的技术,具有操作简单、能耗低、效率高、无二次污染等优点而被广泛应用。光催化材料的光响应能力是半导体光催化技术发展的关键因素之一,研发可见光响应的窄带隙光催化材料尤为重要。Ag10Si4O13半导体具有较窄的带隙,几乎在整个可见光范围都能吸收太阳光;其次在其内部存在贯穿于整个晶体的内建电场,光生载流子在内建电场的作用下能够快速迁移到材料表面参与降解有机污染物,因此具有良好的光催化活性。本文采用溶胶-凝胶法制备了Ag10Si4O13光催化材料,并在此基础上结合紫外辐照还原法成功制备了r GO/Ag10Si4O13复合光催化材料。通过XRD、TEM、PL、XPS、UV-Vis DRS对样品进行表征分析,研究GO的加入量对所制备的r GO/Ag10Si4O13的物相组成、微观结构、光吸收性能的影响;然后以水溶液中的亚甲基蓝为目标降解物,在可见光(波长≥420 nm)条件下,研究Ag10Si4O13及r GO/Ag10Si4O13复合光催化材料对亚甲基蓝的吸附性能和降解性能;探讨GO的加入量对所制备的r GO/Ag10Si4O13性能的影响。紧接着分析了亚甲基蓝溶液初始p H值、催化剂投入量对亚甲基蓝降解效率的影响,并评价了光催化剂的循环稳定性,得出以下结论:1.溶胶-凝胶法制备的Ag10Si4O13为三斜晶系,平均晶粒尺寸为18.9nm,形貌为类球形,带隙值为1.74e V;GO加入量为4 wt%所制备的r GO/Ag10Si4O13中的Ag10Si4O13的平均晶粒尺寸降低为18.3nm,形貌则呈规则的多边形,带隙值降低为1.53e V;2.GO加入量为5 wt%所制备的r GO/Ag10Si4O13具有最佳吸附性能,其吸附容量为3.196mg/g为纯Ag10Si4O13的1.82倍;GO加入量为4 wt%所制备的rGO/Ag10Si4O13展现了优异的光催化性能,对亚甲基蓝的降解率达到最高值为98.72%,是纯Ag10Si4O13的降解率的1.14倍;3.rGO/Ag10Si4O13复合光催化剂亚甲对基蓝的降解过程均符合一级动力学方程,当p H=7时,GO加入量为4 wt%所制备的r GO/Ag10Si4O13的反应速率常数为0.1043是纯Ag10Si4O13的2.12倍,反应速率最快;4.rGO/Ag10Si4O13经过4次循环之后,其降解效率仍为第一次降解效率的84.12%,具有较好的循环稳定性,是一种具有潜在应用价值的可见光响应光催化材料。
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