SnO2及SiO2基复合材料的构筑及光催化性能研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangwei_joy
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本论文采用溶胶-凝胶法制备出无序多孔g-C3N4/SiO2/SnO2复合材料。在可见光的照射下,当g-C3N4的掺杂量为30 wt%时,该复合材料对染料类有机污染物的光催化降解性能最好,该复合材料在可见光下对甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MB)和罗丹明B(RhB)都有很好的光催化降解效果,在可见光照射下,50 min后,其对MB和MO的光催化降解率分别达到99.73%和95.58%。在可见光照射下,90 min后,其对RhB的光催化降解率达95.10%。对MB、MO和RhB三种染料类有机污染物分别连续循环降解6次,其降解率仍都保持在90%以上,表明该复合材料具有良好的可重复使用性,拥有环境净化潜力。采用溶胶-凝胶法与硬模板法相结合制备出In2O3掺杂的非晶态无序多孔In2O3/SnO2复合材料。在其复合材料中In2O3对SnO2基体起到很好的敏化的作用。SnO2基体由于在制备的过程中产生大量的缺陷,当SnO2受到适当能量的光照射时会产生更多的光生电子,而且改变了SnO2基体价带上光生电子的转移方向,使SnO2基体对可见光也有了吸收。同时,在In2O3/SnO2复合材料中In2O3和SnO2接触界面处的能级形成了Z型结构,促进了电子-空穴的分离,从而提高了复合材料的光催化降解效果。当In2O3的掺杂量为1.5 wt%时,其复合材料对RhB的光催化降解效果最好。该复合材料在可见光照射100 min后,对RhB溶液的催化降解率达到93.50%,5次循环以后光催化降解率仍在90%以上。将溶胶-凝胶法与硬模板法相结合,制备出非晶态有序多孔CeO2/SnO2复合材料,在该复合材料中,SnO2为四方相结构。未掺杂的无序多孔SnO2基体是由不均匀的球形颗粒堆积成的凝胶块状结构,单个球形颗粒的平均粒径在60-100 nm。而CeO2/SnO2(1.0 wt%Ce)复合材料样品是由较小的不均匀的球形颗粒堆积而成的凝胶块状结构,且小颗粒相互连接构成类似于蜂窝的形貌。氮气吸附-脱附测试结果显示,无序多孔SnO2基体样品和CeO2/SnO2(1.0 wt%Ce)复合材料样品的比表面积分别为89.49m2/g和356.14 m2/g,表明掺杂的CeO2对SnO2基体起到了敏化的作用,使复合材料的晶粒细化,比表面积急剧增大,从而增大反应活性位点的密度。在可见光照射下,当CeO2的掺杂量为1.0 wt%时复合材料的光解水产氢性能最强。在收集氢气3.5 h后,SnO2基体和CeO2/SnO2(0.5 wt%,1.0 wt%,1.5 wt%,2.0 wt%Ce)复合材料样品的产氢量分别为698.9μmol,1146.0μmol,2193.7μmol,1368.3μmol和931.0μmol。CeO2/SnO2(1.0 wt%Ce)复合材料样品的产氢平均速率为6267.7μmol/(g·h),是无序多孔SnO2基体样品产氢平均速率(1996.8μmol/(g·h))的3.14倍。采用溶胶-凝胶法制备了g-C3N4/SiO2复合材料。当g-C3N4掺杂量为50 wt%时,其复合材料对RhB的光催化降解性能最好。g-C3N4/SiO2(50 wt%g-C3N4)复合材料样品呈现疏松多孔结构。在可见光照射90 min后对RhB的降解率可达到96.42%,经过5次循环实验后,其光催化降解率仍保持在90%以上,说明该复合材料具有很好的循环稳定性。
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