《功能化離子液體構築電漿型光催化劑及其性能研究》是依託江蘇大學，由許暉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：功能化離子液體構築電漿型光催化劑及其性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：許暉
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用可見光光催化劑降解環境中有機污染物的研究近年來成為人們關注的熱點。本課題擬採用還原型離子液體修飾碳納米管(CNTs)，實現CNTs表面單質Ag的可控合成，再運用氧化型離子液體[Cnmim]FeX4(X=Cl, Br, I)的刻蝕作用構築具有核殼結構的Ag@AgX/CNTs電漿型光催化劑。通過對兩類離子液體陽離子的調變和篩選，實現Ag納米顆粒在Ag@AgX/CNTs材料上的可控合成，確定兩類功能化離子液體在材料合成過程中的作用規律。著重研究Ag@AgX/CNTs結構中不同組分、金屬Ag的尺寸大小、分散性能、形貌特徵及CNTs載體對局域表面電漿效應的影響規律。通過催化劑的結構表征、光催化活性研究，總結Ag@AgX/CNTs光催化材料的結構、局域表面電漿效應及其光催化活性之間的關係，歸納電漿型光催化劑Ag@AgX/CNTs的作用機理。
結題摘要
針對水環境中難降解有機污染物，以寬光譜回響、高量子效率的光催化材料設計與開發為主線，設計和製備了用於可見光光催化降解的光催化材料20餘種，包括含Ag的電漿型光催化材料、AgX複合材料、g-C3N4雜化材料及Ag系列複合氧化物材料。本項目主要通過引入貴金屬電漿共振效應、表面形成物理異質結結構等方式增強光生載流子的分離效率及光的利用率，達到提升光催化性能的目的。主要包含以下工作：(1) 利用製備的功能化離子液體，控制合成Ag/AgX電漿型光催化材料、AgX及鹵化氧鉍等結構相異、性能不同的光催化材料，實現其結構、光催化性質的調控。通過調控離子液體的類型、含量，增強了單質Ag的電漿共振效應，從而達到提升催化劑光催化降解性能的目的。(2) 合成並篩選出了具有高能效、高活性的AgX、電漿型Ag/AgX複合光催化材料，實現高效降解環境有毒有害有機污染物。為進一步提升AgX、Ag/AgX基體催化劑的性能，嘗試通過耦合、複合、雜化等方式形成二元或三元複合材料，在各個組分協同作用下，迅速提升其光催化降解性能，並探究了光催化降解機理。篩選出了Ag/AgBr/CNT、Ag/AgBr/g-C3N4、Ag/AgCl/ZnO、AgBr/g-C3N4、AgI/g-C3N4、AgBr/BiPO4等複合異質結光催化材料，通過多種表征方法對其結構進行了系統分析研究。上述合成的材料均能夠有效降解甲基橙或羅丹明B等有機染料，並能夠高效、快速的去除，其去除率達到95%以上。(3) 以環境友好型CNT、g-C3N4為基材，合成廉價、高穩定性、高活性、可見光回響的複合光催化材料。運用共沉澱、煅燒等方法製備了CNT/Ag3PO4、CeO2/g-C3N4、a-Fe2O3/g-C3N4、WO3/g-C3N4、CNT/g-C3N4，取得了特徵環境污染物的高效光催化降解。(4) 合成了具有較高光催化降解性能的Ag系列的複合光催化材料，並對其環境降解行為、本身結構和效果之間的關係、穩定性、光催化機理進行了分析。主要製備了AgI/Ag3PO4、AgBr/AgNbO3、GO/Ag3PO4、GO/Ag2CO3、AgBr/Ag2CO3等複合材料。上述合成的高活性、窄禁帶光催化材料，對環境有機污染物的治理具有一定的現實意義。
