基于磷酸银复合光催化材料的增效及模块化研究

• 作 者: 邓文映
• 机 构: 南昌航空大学
• 出 处: 南昌航空大学
• 发表日期: 2020年期
• 关键词: 废水处理

半导体光催化技术是一种绿色环保技术，在环境治理方面得到广泛的应用。在过去的几十年里，各种光催化剂如TiO2和g-C3N4等被开发出来，并应用于降解废水中的有机污染物。然而，较弱的光催化氧化能力和粉末的物理状态限制它们的实际运用。最近报道了可见光光催化剂材料—Ag3PO4，其对废水中有机污染物的降解具有优异的光催化活性。但是，Ag3PO4存在成本高、光生载流子复合率高和稳定性差等缺点，使其不能满足实际应用的要求。为了解决这些问题，本文采用Ag3PO4与具有强电子传输能力的催化剂进行复合的方法，构建具有高效活性的新型磷酸银基复合光催化材料，然后将粉末状的磷酸银基复合材料负载在聚四氟乙烯(PVDF)膜上，为Ag3PO4今后的工业化应用提供了一些新的理论基础。具体研究如下：
　　(1)首次采用水热法成功制备出H3PW12O40/Ag3PO4复合光催化剂，透射电子显微镜(TEM)结果显示磷钨酸(H3PW12O40)成功地包覆在Ag3PO4表面上。H3PW12O40/Ag3PO4材料的光催化活性明显高于Ag3PO4。光电流响应图谱表明，H3PW12O40和Ag3PO4复合可以促进光生载流子的分离效率，有利于光催化反应的进行。
　　(2)首次采用水热法将不同质量的硅量子点(SiQDs)与Ag3PO4复合，形成不同比例的SiQDs/Ag3PO4异质结。在可见光条件下降解4-FP来测试复合光催化剂的活性，结果显示，所制备的SiQDs(20)/Ag3PO4光催化效率最高，反应进行6min后其对4-FP的降解效率达到94%。这说明SiQDs的掺杂可以有效地分离Ag3PO4的光生电子与空穴对，提高光催化活性。
　　(3)采用非离子表面活性剂诱导自组装技术合成H3PW12O40/Ag3PO4/PVDF光催化剂。通过循环实验发现：与粉末状H3PW12O40/Ag3PO4复合材料相比，H3PW12O40/Ag3PO4/PVDF光催化剂解决了粉末状H3PW12O40/Ag3PO4难分离回收的问题。