硫化物/MIL-125复合材料的制备及其光催化性能研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sun949423350
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光催化技术是解决能源危机和环境污染的重要方法。开发光谱响应宽、光生载流子传输速率快和分离效率高的新型光催化材料则是光催化剂技术实用化的关键。MIL-125光催化材料由于其高的孔隙率、大的比表面积、良好的吸附性以及尺寸可调等特点,最近吸引了广泛关注。然而,MIL-125材料存在较宽的带隙、较弱的光吸收、较慢的载流子传输等缺点,限制了其光催化性能的进一步提升。本课题以硫化物为第二相,通过构筑硫化物/MIL-125复合材料,利用硫化物改善MIL-125的光谱吸收和光生载流子传输速率,从而获取高光催化性能硫化物/MIL-125复合材料。具体研究内容如下:(1)NiS/MIL-125复合材料制备及其光催化性能研究。本章采用水热法成功合成NiS/MIL-125复合材料,详细研究了NiS对MIL-125形貌结构、物相组分、光谱响应和光催化性能的影响。结果显示:添加少量NiS并未改变MIL-125的形貌结构和物相构成;光谱吸收边则出现明显红移,带隙略微变窄;光催化降解罗丹明B(RhB)活性显著提升,最佳的复合比例为8 at.%,60 min降解效率达到98.5%,而纯相MIL-125在相同时间内仅为83.1%,速率常数计算显示最佳的光催化活性大约是纯MIL-125的2.5倍。进一步分析发现NiS显著改善了复合材料的界面阻抗,提高了电荷转移能力,最终导致光催化活性的提升。(2)SnIn4S8/MIL-125复合材料制备及光催化性能研究。本章采用水热法成功制备SnIn4S8/MIL-125复合材料,详细研究了SnIn4S8对MIL-125形貌结构、光谱响应和光催化性能的影响。结果发现:少量添加SnIn4S8使得MIL-125形貌逐渐变得不规则,比表面积先减少后增大;光谱吸收性能则影响不大;光催化降解RhB活性显著提升,最佳的复合比例为0.3 at.%。60 min内RhB降解率达到了98.4%。进一步分析发现SnIn4S8复合显著提高了MIL-125的载流子传输能力,最终导致光催化性能的提升。(3)ZnIn2S4/MIL-125复合材料制备及其光催化性能研究。本章采用水热法成功合成ZnIn2S4/MIL-125复合材料,详细研究了ZnIn2S4对MIL-125的形貌结构、光谱响应和光催化性能的影响。结果发现:添加少量ZnIn2S4使得MIL-125由盘状块体逐渐演变为薄片状,比表面积逐渐减小;而光谱吸收影响不大;光催化降解RhB活性显著提升,最佳的复合比例为0.8 at.%,在50 min内降解效率达到97.7%,而纯相MIL-125仅为70.3%。进一步分析发现少量添加ZnIn2S4显著抑制了MIL-125电子/空穴对的复合,最终导致光催化活性的提高。该论文有图37幅,表6个,参考文献111篇。
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