Ag3PO4/MoS2QDs复合材料的制备及可见光催化性能研究 量子点是一种新兴的低维半导体材料,其三个维度上的尺寸都不大于其对应的半导体材料的激子玻尔半径的两倍,是一种理想的光捕获单元和电子传输体,具有优异的可见光响应、激发态寿命长、光稳定性好等特性,在光催化领域具有一定应用潜能。 本章内容将MoS2QDs与Ag3PO4结合,制备出Ag3PO4/MoS2QDs复合光催化剂,对Ag3PO4/MoS2QDs复合光催化剂的晶型、形貌、光学性质等进行测试、表征,在可见光照射下,以RhB降解效果来评价Ag3PO4/MoS2QDs可见光催化活性及光催化降解机理。 磷酸银(Ag3PO4)在可见光下照射下具有优良的光催化能力[79,80],但Ag3PO4仍存在稳定性差、成本高等缺点[81]。 半导体光催化剂之间能够相互促进进行良好的电荷分离,为了改善Ag3PO4的光催化活性,构建半导体异质结成为研究者们提高Ag3PO4光催化剂的光催化性能的重要研究方向。 目前为止,各种各样的Ag3PO4异质结构光催化剂,如:Ag3PO4/SnO2[82]、Ag3PO4/TiO2[83]、AgX(X=Cl,Br,I)/Ag3PO4[84]、WO3/Ag/Ag3PO4[85]、Ag3PO4/ZnO[86]、Ag3PO4/CeO2[87]等均被证明具有良好的光催化性能。 图3-1为Ag3PO4和Ag3PO4/MoS2QDs-1复合材料的红外光谱。 在Ag3PO4的FTIR谱图中1010cm-1和556cm-1处附近宽而强的吸收峰均来自PO43-中的P-O伸缩振动。 Ag3PO4/MoS2QDs-1复合材料的FTIR谱图中出现了Ag3PO4的特征吸收峰,证明有Ag3PO4的存在,在471nm处出现了新的特征峰,归因于MoS2QDs中的Mo-S中的伸缩振动,说明Ag3PO4/MoS2QDs-1复合材料中存在MoS2QDs,这充分说明Ag3PO4/MoS2QDs复合材料的成功制备。 制备的样品(Ag3PO4、Ag3PO4/MoS2QDs-1、Ag3PO4/MoS2QDs-2、Ag3PO4/MoS2QDs-3)的紫外可见漫反射(UV-visDRS)谱图如图3-3a所示。 目前,Ag3PO4在光催化领域上的应用已经十分广泛,在降解污染物、光催化制氧、光催化还原CO2等领域均有着广泛的应用,但是其研究多集中在降解水中污染物,需要在其他研究领域进行更加深入的研究,充分开发、利用Ag3PO4 更深层次的应用。 由3-3a图可知,纯Ag3PO4的吸收边缘在530nm左右。 Ag3PO4/MoS2QDs-X复合材料的吸收光谱和带隙能量与Ag3PO4相似,并且Ag3PO4/MoS2QDs-X复合材料的吸收强度均比纯Ag3PO4的吸收强度高。 并且可以明显看到Ag3PO4/MoS2QDs-1对光的吸收最强,随着MoS2QDs的增加复合材料的光吸收效率有所下降,可能是因为MoS2QDs负载在Ag3PO4的表面,降低了其吸光效率。 以上结果表明,Ag3PO4/MoS2QDs-1具有更小的带隙宽度,更宽的光谱响应,具有更强的光催化活性。 在图3-4b中,Ag3d的电子结合能出现在374.5eV和368.5eV两处,分别归因于Ag3d3/2和Ag3d5/2,表明材料中的Ag以Ag+的形式存在。 Mo3dXPS谱(图c)中结合能231.8eV对应Mo3d5/2,在图3-4c中,S2p的电子结合能出现在163.9eV和160.9eV两处,分别归因于S2p1/2和S2p3/2,227.6eV对应Mo3d3/2,表明Mo处在正4价氧化态,以上结果表明样品中存在Ag3PO4和MoS2QDs。 PL图谱分析发现Ag3PO4/MoS2QDs复合材料中光生电子和空穴的复合得到了抑制,从而提高其光催化活性。 而且同时通过UV-VisDRS谱图发现Ag3PO4/MoS2QDs复合材料在530nm处吸光强度更强,以上两点是Ag3PO4/MoS2QDs复合材料光催化性能优良的主要原因。 综上,本章通过捕获实验发现:·O2-、h+和e-是Ag3PO4/MoS2QDS复合催化剂在催化过程中的活性物质,并根据捕获实验的实验结果,对Ag3PO4/MoS2QDs复合材料光催化降解过程进行了解释。
Ag3PO4/MoS2QDs复合材料的制备及可见光催化性能研究 量子点是一种新兴
菲菲的信笺
2024-12-20 16:06:16
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