1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
文 献 综 述
1.引言
半导体光催化材料通过利用太阳能,向人们揭示了一个光明的前景,未来,一些全球紧急问题,例如环境污染,能源危机以及全球变暖,均可能通过光催化的手段解决。近年来,随着人们日渐增强的环保意识,环境污染引起人们更多的重视。由于光催化具有高效,环境友好,低成本等优势,被当做治理环境中最有前途的一种手段之一。污染净化处理的各种方法中,因为光催化具有效率高、环境友好、低能耗以及原材料价格低廉等优势,一直以来被当做非常具有前景的一种污染净化处理方法。利用太阳能作为驱动力的能量来源是光催化污水净化处理的一个重要特性,相比燃烧化石燃料获得能量具有不可比拟的优势。Au、Ag 和 Pt 等贵金属的纳米粒子由于其等离子体共振效应(SPR 效应)带来了较高可见光吸收系数,因此吸引了大量研究人员的关注。卤化银体系 AgX(X=Cl、Br、I)是一个具有可见光响应的光催化体系。自从它们第一次被证实可以高效可见光降解有机染料,Ag X(X=Cl、Br、I)以及 Ag@AgX(X=Cl、Br、I)体系均得到广泛的报道。
由于卤化银在太阳光照射下不稳定,因此卤化银很少被用作光催化剂,然而当卤化银纳米颗粒表面沉积金属银时,可能是一个稳定的可见光响应的等离子催化剂。即在贵金属(Ag, Au, Pt)表面沉积适当的磁性半导体(Ag Cl, AgBr)。从而形成了金属/半导体复合的光催化剂。该方法得到的光催化剂,贵金属纳米颗粒可以强烈的吸收可见光,产生光生电子和空穴,而在贵金属与半导体的界面上,电子和空穴被有效的分离。利用这种新的方法所制备的表面等离子体光催化剂在有关光降解污染物的研究中已经成为相关专家关注的一个重要课题。
近些年来,相关研究者已探索了一系列的方法来制备等离子体光催化剂。例如,直接沉淀法,光致还原法,离子交换法,水热法,化学还原法,物理聚沉法等。一般来说,为了制备表面等离子体光催化剂,需要将贵金属(Au,Ag,Pt)纳米颗粒或者薄膜沉积在其他的半导体基底上。在大多数情况下, 银/卤化银的合成分为两个阶段,先制备卤化银,再通过还原手段在卤化银表面沉积金属 Ag。
对于卤化银的合成,现阶段有直接沉淀法,离子交换法,氧化法,表面活性剂辅助法来制备。而在卤化银表面沉积银单质的方法主要分为化学还原法和光致还原法。本项目采用溶剂热法,一锅合成磁性氯化银-银复合纳米粒子,该方法能够减少实验过程中的损耗,获得较高产率的磁性氯化银-银复合纳米粒子。
2.氯化银-银复合纳米粒子特性介绍
(1)氯化银-银复合纳米粒子结构的证实,实验制备的可见光催化剂由氯化银和银纳米
粒子组成,针对其直观的形貌采用结构特性UV-Vis 光谱和 XRD 的表征 SEM 进行表征,图 2.3,图中较大的颗粒为氯化银,尺寸较均一,约为 300-500 nm,在氯化银颗粒表面生长有较小的银纳米粒子,尺寸为 10-50 nm。通过 SEM 表征可知,本章实验所得的复合光催化剂是由银纳米粒子直接负载在氯化银表面形成的。接负载在氯化银表面形成的。
下图为银/氯化银的 XRD 分析图,通过与 JCPDs 标准数据进行对比,分别找到了氯化银和银单质的特征峰。图中在 27.8位置(111)型、32.22位置(200)型、 46.22位置(220)型、54.81位置(311)型、57.56位置(222)型、67.4位置(400)型、
74.5位置(331)型、76.6位置(420)型对应的是立方体型的氯化银颗粒,38.12。
位置(110)型对应的银单质,再次证明所得的光催化剂由银和氯化银构成。在XRD 分析图中银单质的峰较小,在插图中对其进行放大,峰较小,说明在整个催化剂体系中,银的含量相对较少。
3.
纳米银因具有很高的表面能和化学活性而显示出独特的热、电声、磁、力学性能和催化性能,预示着这类材料具有广阔应用前景。纳米材料因其大比热容、高硬度、大比表面积和多活性位点等特性而成为催化剂制备的理想材料。银一直是乙烯环氧化催化剂的主要成分减小其粒径是提高催化剂效能的主要手段。因此纳米级银颗粒对于制备高效乙烯环氧化催化剂具有十分积极的意义。此外纳米银还能提高甲烷选择还原的催化剂活性。
纳米银粉在集成电路中也有广泛的应用,掺入纳米级银颗粒能提高银基导电粘结剂和导电胶的质量。纳米级银颗粒的熔点约为℃用其制成的导电浆料可在低温烧结,因此可采用塑料等普通材料代替耐高温的陶瓷材料作基片。
纳米银可用作表面增强拉曼光谱〔的基质实验证明谱的获得与吸附分子的电性及纳米银的表面电性有关。根据分子的电性选择不同电性的纳米银可以获得较强的谱。进而扩大的研究范围。同时科学家们发现掺杂了纳米银颗粒的绝缘体和半导体可获得较大的非线性光学响应具有优良的光学特性适于制造光电器件。
用纳米银粉制备化学电池、燃料电池和光化学电池中的电极可以增大电极与液
体或气体之间的接触面积提高电池效率有利于电池的小型化。等人利用纳米银的这一特性将纳米银粉沉积在石墨表面制得具有优异循环特性的银石墨复合材料电极。
另外由于单质银具有广谱杀菌的能力它在医药卫生领域也有一定的应用。陈
水挟等发现负载了银颗粒的活性炭纤维具有很强的杀菌能力。而将负载的银制备成纳米级的颗粒后由于其比表面积大幅提高表面原子占更大比例材料的反应活性即杀菌活性相应提高。如姜会庆等将纳米级银材料附着在棉纱纤维上将其作为杀
菌消毒的烧伤敷料。这是由于纳米银颗粒具有抗多种微生物的性能。纳米银虽然是一种元素,但它不会引起病原体产生抗体或发生突变。纳米银颗粒可以进入微生物体内,中断RNA的复制,阻止微生物繁殖。带正电荷的纳米银离子吸附在带负电荷的微生物细胞壁上影响微生物所需要基本物质的传输,细胞会破裂而死亡。纳米银颗粒也具有抑制汗味的功能,它会影响电子转移系统的基础代谢杀死微生物。对于控制细菌来说,纳米银材料成本较低,对环境友好,使用量非常少,不会污染环境。
4.本课题的研究目的及意义
磁性Ag@AgCl可以通过一锅法直接合成,其应用前景很大,特别在应对环境污染的时候,能够实现对硝基化合物类污染物的有效催化降解,同时可以降低水体的毒性,使难以回收利用的有毒物质变成可回收利用的低毒甚至无毒物质,又由于磁性Ag/AgCl纳米粒子的强磁响应,Ag/AgCl纳米粒子可以通过施加外部磁场非常容易地分离和进行再利用,既经济,又环保。本实验的目的,就是通过对Ag/AgCl磁性纳米复合材料的研究,利用两者的耦合效应,设计一种高效的磁性催化剂,应用于硝基化合物的还原。
参考文献
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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
氯化银-银复合纳米粒子拟合成方法
氯化银-银复合纳米粒子的制备
采用溶剂热法,一锅合成磁性磁性氯化银-银复合纳米粒子。并对实验条件进行优化以提高产率。
