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最近,基于卤化银的等离子共振光催化剂,在降解有机染料、细菌灭活和CO2还原等领域表现出了优异的光催化性能,引起了研究人员的广泛关注。等离子共振光催化剂Ag/AgBr已被证明是一个高效、稳定的具有可见光响应的光催化剂。然而,有关AgBr的形貌、结构、颗粒尺寸与光催化活性之间的关系的研究还比较少。 本论文采用双注乳化法合成了一系列AgBr微晶,并用光还原的方法在AgBr的表面原位形成银纳米粒子,重点考察了催化剂结构与性能之间的关系。论文的主要工作包括: (1)采用双注乳化法合成了粒径均一、形貌规则的AgBr立方体颗粒,经原位光还原得到了Ag/AgBr光催化剂。UV-VisDRS谱图显示Ag/AgBr在紫外-可见区域均有强烈的吸收。光催化降解二号橙(AO7)和甲基橙(MO)的实验表明,Ag/AgBr等离子共振光催化剂具有极高的可见光光催化活性,但是由于AO7分子能更好地与AgBr吸附导致AO7的降解速率是MO的7倍。 (2)采用双注乳化法合成了一系列不同粒径(0.07,0.27,0.65,0.88,和1.2μm)的立方体AgBr微晶。我们首次发现了一个异于常规光催化剂的现象,即AgBr光催化活性随着其粒径的增大而增大。交流阻抗谱的分析表明,更大的溴化银颗粒可以更有效地转移电荷。这种光催化活性规律也适用于等离子共振光催化剂Ag/AgBr。原子力显微镜分析表明,更大的AgBr微晶的表面银簇更大而且更陡,这不仅有利于吸收可见光,也能有效地促进光生载流子的分离。 (3)采用双注乳化法合成了立方体AgBr微晶,然后通过溴化银和碘化钾之间的离子交换反应得到了碘掺杂的立方体溴化银(C-AgBrI)微晶,并使用可见光还原的方法在AgBr和AgBrI颗粒表面原位形成Ag0纳米粒子。Ag/AgBrI比Ag/AgBr在可见光区域有着更强的吸收,和更高的光催化活性。 (4)采用双注乳化法合成了暴露{111}晶面的碘掺杂的扁平状AgBr(T-AgBrI)微晶。在UV-VisDRS谱图中可以发现T-AgBrI的吸收边比C-AgBrI略有红移,可归结为T-AgBrI颗粒{111}晶面的特殊的原子结构。所制备的扁平状光催化剂比立方碘掺杂的AgBr表现出较高的光催化活性。 (5)采用双注乳化法合成了具有相同颗粒尺寸的立方体AgBr和AgCl,并利用紫外光源将颗粒表面的部分Ag+原位还原为Ag0纳米粒子,形成等离子共振光催化剂Ag/AgBr和Ag/AgCl。该光催化剂显示出了很高的可见光光催化活性。对比MO和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的降解实验发现,Ag/AgBr在光催化降解MO时显示出比Ag/AgCl更高的光催化活性,但Ag/AgCl在光催化2,4-DCP时活性更高,这是因为MO和2,4-DCP遵循的是不同的光催化降解机理。 (6)采用双注-水热-光还原的方法合成了一种还原氧化石墨烯(RGO)修饰的Ag/AgBr(Ag/AgBr/RGO),结果表明其在可见光下的光催化性能较纯Ag/AgBr得到了显著的提高。研究了RGO在Ag/AgBr/RGO中的含量对其光催化性能的影响,从而确定出RGO相对于AgBr的最佳掺杂质量比值为0.5wt%。光催化活性的提高归因于银纳米粒子等离子共振产生的电荷能通过RGO得到有效的转移,抑制了电子和空穴的复合。