1、 貴金屬貴金屬/ /半導體的復合催化劑的制備及其催化性能研究半導體的復合催化劑的制備及其催化性能研究目錄序言2實驗一34實驗二結論與展望1 序言 研究背景半導體光催化機理影響半體光催化的主要因素光催化技術的應用 環境污染日益嚴重環境污染日益嚴重 傳統處理方法有很大具象傳統處理方法有很大具象 研究背景 半導體光催化機理 光催化技術的應用 光催化制氫光催化制氫 光催化處理有機污染物光催化處理有機污染物 光催化處理重金屬離子光催化處理重金屬離子 晶型的影響晶型的影響 能帶結構的影響能帶結構的影響 影響半體光催化的主要因素 表面性質的影響安全表面性質的影響安全 貴金屬沉積貴金屬沉積半導體光催化劑的改進

2、方法 圖 1-6 局域表面等離子體共振示意圖圖1-8 金屬和半導體產生肖特基勢壘的原理（a）和作用（b）圖b不僅可以用來說明在肖特基勢壘處俘獲的電子性質，而且還說明了金屬在半導體表面上確實只占據很少的面積。 預警指標體系構建研究現狀 離子摻雜離子摻雜金屬離子金屬離子摻雜摻雜共摻雜共摻雜金屬離子金屬離子摻雜摻雜 設定 設定 設定 設定 設定 設定 設定 設定預警指標體系構建研究現狀 光催化制氫光催化制氫光催化處理重金屬離子 預警指標體系構建研究現狀 實驗試劑實驗試劑 實驗試劑實驗試劑首先，我們用改進的Stber方法制備SiO2顆粒，將2 ml氫氧化銨溶液（質量分數 25-28 %）加入16 ml

3、水和40 ml乙醇（95 %）的混合溶液中。待溶液混合5 min 后，加入10 %的正硅酸乙酯 （TEOS）。該反應將在室溫下攪拌反應1小時。將制備得到的SiO2顆粒用無水乙醇通過離心清洗三次，最后得到的產物在60 條件下烘干。實驗試劑實驗試劑將 20 mg 制備得到的SiO2納米顆粒超聲分散到 25 ml 水-乙醇混合溶劑體系中，水與無水乙醇的體積配比分別為 15.625 ml 和 9.375 ml。然后將質量為0.375g 和0.075 g的尿素和錫酸鉀溶解到上訴溶液中，超聲攪拌 10 分鐘。待混合充分，將上訴混合溶液轉移到 50 ml 的聚四氟乙烯內襯的水熱反應釜中。170 保溫 24

4、小時，待反應完全，自然冷卻至室溫，制備得到的 空心SnO2 納米顆粒用水和無水乙醇離心清洗幾次，在真空 60 條件下烘干。實驗試劑實驗試劑 為了制備SnO2Au核-殼納米顆粒，首先要制備氨基修飾的SnO2（NH2-SnO2）球。典型的制備過程如下，將20 mg SnO2顆粒均勻分散于20 ml乙醇（95 %）中，向上述溶液中滴入0.4 ml體積分數為2 %的氨丙基三甲氧基硅烷（APTES）溶液，隨后在室溫下緩慢攪拌2 h。將制備得到的NH2-SnO2顆粒用無水乙醇離心清洗三次。隨后將20 mg NH2-SnO2空心顆粒和0.8 ml質量分數為1 %的HAuCl4溶液均勻分散到20 ml水中。當

5、混合溶液加熱到沸騰，快速加入4 ml質量分數為1 %的檸檬酸鈉溶液并保溫30 min。多余的Au納米顆粒可以通過離心去除，最后將產物分散在水中。實驗試劑實驗試劑為了制備SnO2Ag核-殼納米顆粒，NH2-SnO2顆粒中將被轉變為醛基修飾的SnO2（CHO-SnO2）顆粒。簡而言之，將制備得到的NH2-SnO2 顆粒分散到10 ml 戊二醛和15 ml 水的混合溶液中，隨后在室溫下攪拌3 h。將CHO-SnO2用水和無水乙醇離心清洗幾次。隨后將一定量的AgNO3分散到3 ml水中。向上述溶液中加入體積分數為2 %的氨水直到沉淀變澄清，可以得到銀氨溶液。將制備得到的CHO-SnO2球分散到無數乙醇

6、中并加入銀氨溶液中，隨后將混合溶液加熱到80 并保溫30 min，將最后得到的產物保存在無水乙醇中。 實驗試劑實驗試劑將5 mg 產物加入10 ml 濃度為10 mgL-1的RhB水溶液中。隨后將混合溶液在黑暗中放置30 min并攪拌以達到吸附平衡。然后將懸浮液用300 W包含紫外和可見光區域來模擬太陽光環境的汞和鎢混合燈照射。間隔15 min測試樣品并使用日本島津公司2550分光光度計記錄紫外可見光譜來監測反應的進展情況。 光催化測試光催化測試實驗表征實驗表征 掃面圖片(FSEM)是由場發射電子掃描顯微鏡 FEI Nova 400 NanoSEM 在 20 kV 工作電壓之下拍攝得到。透射電

7、鏡圖片(TEM) 是由 JEOL JEM-2010 (HT) 型號的透射電鏡在 200 kV工作電壓下拍攝得到。高分辨的透射電鏡圖片(High-resolution TEM, HRTEM) 和元素能譜(Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDX)是由透射電鏡JEOL JEM-2100F 在 200 kV 工作電壓下拍攝得到。TEM樣品是將樣品分散在乙醇之中，然后滴加在碳膜上制備得到，晾干之后一邊觀察使用。X射線衍射花樣 (X-ray diffraction，XRD) 由 D/ruax2550PC (Japan) 衍射儀測得，Cu 的 K 輻射(= 1.5

8、42 nm)，工作電壓為 40 kV，工作電流為 40 mA，測量角度范圍為 1080，掃描速度為 0.05 2 S 1。X射線電子能譜(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 是由 Thermo Scientific ESCALAB 250Xi (射線源為 Al K (1486.6 eV) 系統測量得到。結果與討論結果與討論 結果與討論結果與討論 本章我們主要介紹兩種核-殼空心異質結構SnO2Ag和SnO2Au并比較研究了它們的光催化性能。我們通過水熱合成方法合成了空心SnO2結構，其中SiO2顆粒作為模版。隨后，Ag和Au顆粒分別被負載在空心SnO2顆粒表面。我們在模擬太陽光輻照下降解羅丹明B染料研究了樣品的光催化性能。貴金屬-半導體異質結構的光催化性能提高主要歸功于貴金屬可以強烈激發半導體產生更多的光生電子空穴對并阻止它們復合。上述結果可以用FDTD方法量化解釋。