磁性Ag3PO4 / Ag / NiFe2O4复合材料的合成及其光催化和磁分离外文翻译资料

 2022-08-08 14:22:20

英语原文共 9 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

磁性Ag3PO4 / Ag / NiFe2O4复合材料的合成及其光催化和磁分离

摘要：采用磁性NiFe2O4纳米纤维，通过原位沉积和光还原工艺合成Ag3PO4/Ag，以提高光催化性能和稳定性。NiFe2O4抑制了Ag3PO4的光还原成Ag，具有较高的稳定性。采用可见光降解亚甲基蓝的方法研究了Ag3PO4/Ag/NiFe2O4样品的光催化活性。负载量为3%的Ag3PO4/Ag/NiFe2O4光催化剂经5次循环后，光催化性能好，稳定性高，降解快。光致发光光谱和光电流测试表明异质结的形成有利于光生载流子的分离。诱捕实验证实H 和-OH是降解过程中的活性物种。

关键词：磷酸银；镍铁；异质结；光催化；磁性

  1. 简介

半导体光催化剂具有解决能源和环境问题的巨大潜力，尤其是在污水处理和空气净化领域，例如有机污染物分解，重金属离子还原和除臭[1-5]。它的最大优点是降解反应通常在常温常压下进行，并能将水和空气中的有机污染物完全分解，使其矿化为CO2和H2O[6,7]。

以TiO2为代表，大多数光催化剂在紫外线照射下产生光催化活性。但是，紫外线仅占太阳总辐射的4％，导致光催化剂的太阳能利用率低，这极大地限制了它们在环境净化和新能源开发中的应用[8-13]。因此，开发具有环境友好性，高化学稳定性和强氧化能力的可见光响应光催化剂引起了广泛的关注。近年来，由于其优异的光催化活性，已广泛研究了基于Ag的光催化剂，如AgX（Xfrac14;Cl，Br和I），Ag2WO4，Ag2MoO4和Ag3PO4在污染物降解和清洁能源中的应用[14-20]。其中，Ag3PO4可以吸收波长小于525 nm的紫外线和可见光，同时具有近90％的高量子效率，在可见光照射下具有非常强的氧化能力，并且能够降解有机污染物[21,22]。因此，作为使用太阳能来改善环境和生产清洁能源的最有前景的光催化剂之一，已经对其进行了广泛的研究。Ag3PO4的光催化活性可以通过形态设计，粒度控制和晶体表面调节进一步提高[23-26]。稳定性是高效光催化剂的重要因素之一。然而，Ag3PO4的较差的光稳定性阻碍了其进一步的应用。在可见光照射下发生光还原反应，形成沉积在Ag3PO4表面的Ag颗粒，这导致光催化活性和可回收性下降[27,28]。因此，为了进一步提高Ag3PO4的光稳定性和光催化活性，许多研究集中在合理地指定半导体异质结的结构上。Ag3PO4与其他能带匹配的半导体之间形成异质结有利于光生载流子的分离和迁移，是提高光催化剂活性和稳定性的有效途径。已经进行了大量的努力来构建和制备新型的基于Ag3PO4的光催化剂材料，例如：Fe3O4/Ag3PO4，TiO2/Ag3PO4，ZnO/Ag3PO4，BiOCl/Ag3PO4，g-C3N4/Ag3PO4，AgX/Ag3PO4（Xfrac14;Cl，Br和I），以及基于三元AAg3PO4的光催化剂[29-41]。通过有机染料的降解证明了其光催化活性，稳定性和增强性能的机理。

光催化剂的另一个重要方面是在光催化反应后从水溶液中回收它们。通过使用外部磁体，可以有效地从水溶液中分离磁性材料。因此，设计和制备磁性光催化剂是解决光催化剂的回收和再利用以避免其损失的有效方法。半导体NiFe2O4具有约1.67 eV的窄带隙，可以吸收宽范围的可见光[42]。NiFe2O4的优异的化学稳定性和强的磁性使其得到了广泛的探索，成为有希望的磁性光催化剂。然而，NiFe2O4的光催化活性非常弱，主要是由于光生电子和空穴的快速复合[43]。当前，许多研究集中于将磁性NiFe2O4与其他带隙匹配的半导体结合形成异质结，例如TiO2/NiFe2O4，Ag3PO4/NiFe2O4和g-C3N4/NiFe2O4[44-46]。异质结的构造促进了光生电子-空穴对的分离，从而增强了光催化活性。另外，由于磁性NiFe2O4，所制备的光催化剂可以容易地回收和再利用。

本文首次成功制备了可见光驱动的三元磁性Ag3PO4/NiFe2O4光催化剂。NiFe2O4纳米纤维首先通过静电纺丝和随后的煅烧工艺制备。然后在室温下通过原位化学浴沉积和光还原过程制备了三元Ag3PO4/NiFe2O4光催化剂。在波长大于420nm的可见光照射下，通过亚甲基蓝（MB）在光照下降解，研究了所制得的光催化剂的光催化活性和循环稳定性。结果表明，NiFe2O4负载量为3％的光催化剂具有最佳的光催化活性和较高的降解效率。光致发光光谱（PL）和光电流测试表明，异质结的形成促进了光生载流子的分离。另外，由于NiFe2O4的磁性，可以有效地回收三元光催化剂。

  1. 实验部分

2.1Ag3PO4/Ag/NiFe2O4复合材料的制备

所有化学品未经进一步纯化即可使用。NiFe2O4纳米纤维是通过电纺丝法和随后的煅烧过程制备的。在典型的合成中，在搅拌下于室温下将2 mmol的Fe（NO3）3·9H2O，1 mmol的Ni（NO3）2·6H2O和1.0 g的PVP（Mwfrac14;1,300,000）溶解在6 mL的DMF中。阿维斯库斯解决方案。然后，将溶液填充到具有不锈钢针的塑料注射器中，该注射器的内径为0.8mm。电纺丝工艺参数：直流电压为15kV；恒定进料速度为7 mL min-1。收集原电纺丝的前体纤维，并在空气中于600℃退火3小时。

通过原位沉积和光还原工艺制备了Ag3PO4/NiFe2O4复合材料。在典型的合成中，将40 mg的NiFe2O4纳米纤维分散到30 mL的H2O中，然后将4.5 mmol的AgNO3添加到溶液中，然后搅拌30分钟，将10 mL的磷酸二氢钠溶液（3 mM）添加到将上述溶液逐滴滴加并继续搅拌2小时。整个反应过程都避光。用300W Xe灯（波长＞420nm）照射上述悬浮液2小时，收集沉淀物，用去离子水洗涤3次，然后干燥。通过调节NiFe2O4的添加量来控制产物中NiFe2O4与Ag3PO4的重量比为1％，3％和7％，产物命名为Ag3PO4/NiFe2O4-1％，Ag3PO4/NiFe2O4-3％和Ag3PO4/NiFe2O4-7％。为了比较，通过相同的方法制备了Ag/Ag3PO4，而没有添加NiFe2O4纳米纤维。

2.2表征

使用场发射扫描电子显微镜（SEM，QUANTA250 FEG，FEI）和透射电子显微镜（TEM，JEM-2010，Joel）对微观结构进行了调查。通过具有Cu Ka辐射的粉末X射线衍射（XRD）仪（Bruker D8-Advance）检查相组成。用UVevis分光光度计（U-4100，Hitachi）记录UVevis漫反射光谱。PL光谱用F-4600分光光度计（Hitachi）测试。通过多功能吸附仪在77 K下测试氮吸收/解吸测量。通过JDM-13振动磁力计获得与磁场有关的磁化曲线。通过顺磁共振波谱仪（Bruker E580）记录ESR谱。

2.3光催化测量

通过使用Xe灯（300 W，420 nm截止滤光片）在可见光照射下MB的降解来执行光催化性能。MB溶液的浓度为20 mg L-1。辐照前，将20 mg光催化剂添加到50 mL MB溶液中，并在超声下分散。将悬浮液置于黑暗中并继续搅拌1小时，以达到解吸-吸附平衡。在光催化过程中，一定时间后取出2 mL悬浮液，然后离心。记录MB的最大吸收峰的吸光度以测试MB的浓度变化。循环测试连续进行了五次。

2.4光电化学测量

用CHI660E电化学工作站在三电极系统中进行光电化学测量。电解质是1 M Na2SO4水溶液。Ag/AgCl电极用作参比电极，Pt箔片用作对电极。通过以下过程制备工作电极：将5mg光催化剂加入5mL乙醇中，然后超声分散；将1mL上述悬浮液涂布在FTO载玻片（1cmtimes;2cm）上并干燥。

  1. 结果和讨论

通过SEM表征了所制备的光催化剂的形态学性质。图1（a）和（b）显示了不添加不同放大倍数的Ni/Ag3PO4的SEM图像。在室温下通过化学浴沉积法制备约10mm的块状Ag3PO4。由于在光还原过程中形成的银纳米颗粒的沉积，Ag3PO4的表面很粗糙。图1（c）e（h）显示了具有不同NiFe2O4比的三元Ag3PO4/A

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[257573]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

原文和译文剩余内容已隐藏，您需要先支付 30元 才能查看原文和译文全部内容！立即支付

以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。

您可能感兴趣的文章