新型AgAgBrBi纳米复合物的合成及表征研究

论文总字数：15373字

摘 要

纳米半导体光催化材料的出现于上世纪七八十年代，它的出现，标志着人们可以直接利用太阳光产生能源，从而解决日益严重的能源危机。传统纳米半导体光催化材料相对于其他转换太阳能的材料，有着很多优点。但缺点也同样存在，所以我们致力于找到中间体的替代物。本文便对新型Ag/AgBr/Bi纳米复合物进行合成及研究，以这种材料作为中间体，大大优化了传统纳米半导体光催化材料的催化反应活性，降低了光生电子-空穴对的复合速度，使得其性能大大提高。

关键词：太阳能；光催化；纳米半导体材料；合成

Synthesis and characterization of new Ag/AgBr/Bi nanocomposites

Abstract

Nano semiconductor photocatalysis materials appeared in the 1970s and 1980s, which indicates that people can directly use sunlight to generate energy, so as to solve the increasingly serious energy crisis. Compared with other solar energy conversion materials, the traditional nano semiconductor photocatalysis materials have many advantages. However, the disadvantages also exist, so we are committed to find alternatives to intermediates. In this paper, the new Ag / AgBr / Bi nanocomposites were synthesized and studied. Taking this material as the intermediate, the catalytic activity of the traditional nano semiconductor photocatalysis material was greatly optimized, the recombination speed of photo generated electron hole pair was reduced, and its performance was greatly improved.

Keywords: solar energy; photocatalysis; nano semiconductor materials; synthesis

目录

第一章 文献综述 1

1.1光催化的背景 1

1.2光催化的原理 1

1.3光催化的作用 1

1.3.1环境光催化 1

1.3.1.1光催化降解污染物 1

1.3.1.2光催化抗菌、杀毒 1

1.3.1.3光催化自洁净材料 1

1.3.2能源光催化 2

1.3.2.1光催化分解水制氢 2

1.4光催化反应的作用 2

1.5光催化反应的局限性 2

1.6纳米材料的含义、分类及特性 3

1.6.1纳米材料的含义和分类 3

1.6.2纳米材料的特性 3

1.6.2.1量子尺寸效应 3

1.6.2.2表面效应 3

1.6.2.3小尺寸效应 3

1.6.2.4宏观量子隧道效应 4

1.6.2.5介电局域效应 4

1.7半导体与光催化 4

1.8纳米半导体光催化材料的背景 4

1.9影响纳米半导体光催化活性因素 5

1.9.1晶型的影响 5

1.9.2晶格缺陷的影响 5

1.9.3粒子尺寸的影响 5

1.9.4比表面积的影响 5

1.9.5光吸收性质的影响 6

1.9.6形貌的影响 6

1.10纳米半导体光催化材料的应用 6

1.11纳米半导体光催化材料的环保应用 6

1.12最常用的纳米光催化材料的局限性 6

1.13新型纳米复合光催化材料前瞻 7

1.14新型纳米复合材料的研究内容与意义 7

第二章 实验过程 9

2.1实验仪器与试剂 9

2.2铋纳米片的合成 9

2.3Ag/AgBr/Bi纳米复合材料的合成 9

第三章 结果与讨论 10

3.1所需表征研究 10

3.2X射线衍射测量 10

3.3催化剂的扫描电镜和透射电镜 11

3.4紫外可见漫反射光谱Ag/AgBr/Bi纳米复合材料 11

第四章 总结与展望 13

致谢 14

参考文献 15

第一章 文献综述

1.1光催化的背景

光催化技术的起源可以追溯到1972年由日本两位科学家发现二氧化钛光解水的现象，这一发现，在当时正值能源危机的时期给人们带来了曙光，这也开发了人们使用太阳能的先河。因为这种技术在无污染能源的生产及污染治理方面有着无限大的应用可能性，自此，人们开始广泛对其进行关注和研究[1][16]。高级氧化技术（APOs）的原理便来自于光解水现象，这种核心技术也是迄今取而代之现代水处理方式来氧化分解有机有害物质的做法，只是因为其复杂程度、昂贵化学品的消耗程度以及费用问题是对其应用构成的几大阻碍[2]。

1.2光催化的原理

光催化技术是将光伏转化为电力和化学能，它的应用领域前途光明，但这种技术发展到现在，它的局限性也慢慢暴露[12]。量子效率低、光生点子空穴对复合过快、难分离回收等等，所以，现在我们开始致力于寻找能够解决这些问题的光催化剂[4]。

1.3光催化的作用

1.3.1环境光催化

1.3.1.1光催化降解污染物

随着时代的发展，人们对大自然的侵害，制造了很多的有害物质，这些物质污染了水，大气和土壤，而光催化过程可以分解人们制造的有害物质。最常用的是光催化氧化技术，它被用来除去空气中的污染物，我们日常使用的过滤器和净化器来除去难闻的气味，动物的异味等，它们中运用的技术便是光催化氧化技术。但繁琐的操作步骤和苛刻的温度条件，使得这项技术具有很大的局限性。于是，光催化技术应运而生。纳米光催化材料具有超强的光催化活性和较好的降解活性，它的用途大幅提高了光催化分解有害物质的净化成本[5]。

1.3.1.2光催化抗菌、杀毒

光催化技术不仅用于环境保护，在医疗上也有着重要的地位，就拿最常用的纳米光催化材料------二氧化钛纳米光催化材料来说，它的抗菌性和杀毒被用来制作成导管作为医疗器械，在医院或者公共场所，细菌的滋生尤为繁多，人们就会在这些场所涂上二氧化钛纳米光催化涂料。如果说最为体现这种材料的抗菌、杀毒效果，那便是抗菌砖的出现，这使得医生在手术室中能够尽量避免空气中的细菌，也让农场主们能够避免闻到或触碰到他们饲养的动物身上难闻的气味和细菌[5]。

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