银基光催化材料的研究进展

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新型银基等离子体光催化纳米结构材料的研究进展

２０１５年第４Ｊ４卷第５期
合成材料老化与应用
１１９
新型银基等离子体光催化纳米结构材料的研究进展
逯慧兵，戴晓青，刘青。，刘慧慧。刘国栋
（１济宁学院化学与化工系，山东省高校无机化学重点实验室，山东曲阜２７３１５５：
中图分类号：ＴＢ３８３
ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＮｅｗＴｙｐｅＡｇ－ｂａｓｅｄＰｌａｓｍｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅＰｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓ
点介绍了银基等离子体光催化剂催化机理、几种典型的液相合成方法及其形貌依赖的催化性能，并在此基础上对等离子体光催化剂纳米结构材料的发展前景进行了展望。
关键词：银基等离子体光催化剂，液相合成，光催化机理
ＬＵＨｕｉ－ｂｉｎｇ。ＤＡＩＸｉａｏ — ｑｉｎｇ２
，
，

ＬＩＵＱｉｎｇ，ＬＩＵＨｕｉ — ｈｕｉ，ＬＩＵＧｕｏ — ｄｏｎｇ
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银系光催化剂的专利技术分析

link张婷婷国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心张婷婷（1989士，研究方向：涂料组合物。

银系光催化剂的专利技术分析图1 全球和在华专利申请趋势图2 全球专利申请国别分布CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Nov .2019·中国科技信息2019年第22期专利分析◎或载体复合两个方面。

对于形貌的改性，在2010年日本将磷酸银可见光光催化应用后，同年，福州大学的专利CN101648139A 开创了国内专利磷酸银光催化剂的先河。

2011年武汉理工大学CN101940937A 专利中采用沉淀转换法制备简单立方晶系磷酸银，简化了制备方法。

在2012年，武汉理工大学CN102698782A 制备出树枝状的磷酸银，能在7min 内将甲基橙完全降解，对磷酸磷的性能改性提供了思路。

2014年，南京信息信息工程大学，在CN103252246A 和CN103263937A 中公开梭型和四面体磷酸银，通过调控形貌和粒径，提高光催化性能。

华南理工大学，在2016年CN105435823A 公开了菱形十二面体的磷酸银，可以将磷酸银晶体的表面进行侵蚀，提供更多的反应位点。

在磷酸银形貌发展中，研究者们通过调控形貌，使磷酸银的高能面暴露，从而提高了光催化性能。

对于复合改性，虽然磷酸盐的光催化剂性能优异，但由于磷酸银的导带能势不足以将H+还原位H 2，光生电子在无牺牲剂的情况下会将磷酸银的Ag +还原为Ag 单质，影响磷酸银的有效吸收，从而阻碍磷酸银的工业化应用。

由此，研究者们采用半导体与磷酸银复合，提高催化活性和稳定性。

2011年，浙江大学CN102140660A 将磷酸银与二氧化钛进行复合，形成p －n 异质结，拓宽了磷酸银对可见光的吸收。

2012年，武汉理工大学CN102716758A 公开了磷酸银与磷酸锌的复合光催化剂，通过调控形貌，得到层状薄片组装牡丹花状光催化剂，将形貌调控和半导体复合结合，双向提高光催化剂性能。

银基催化剂在VOCs降解中的应用

银基催化剂在VOCs降解中的应用随着工业的发展，挥发性有机化合物（VOCs）的排放量也越来越大，对环境造成了极大的影响，如臭氧层破坏和雾霾等。

因此，有效地减少和清除VOCs成为了一个重要的环保问题。

这时银基催化剂的应用就显得非常重要，它可以在VOCs的降解中发挥巨大的作用。

本文将从银基催化剂的种类、机理和应用等方面进行分析。

一、银基催化剂的种类一般来说，银基催化剂可以分为三类：银纳米颗粒、银离子和负载型银基催化剂。

1.银纳米颗粒：银纳米颗粒是一种高效催化剂，能够通过电子转移等机制催化甲醛、苯等有机物的氧化降解。

与其他纳米材料相比，银纳米颗粒具有良好的热稳定性和催化活性，可以在高温下稳定地运转。

2.银离子：银离子可以通过氧化性和自由基能力来催化VOCs的氧化降解。

与银纳米颗粒相比，银离子可以在低温下实现和催化反应，具有更好的选择性和活性。

3.负载型银基催化剂：负载型银催化剂是指将银离子或银纳米颗粒负载到高比表面积的载体上，如二氧化硅、沸石或活性炭等。

负载型银基催化剂具有高的催化活性和稳定性，同时能够有效地解决银离子和银纳米颗粒的间接毒性问题。

二、银基催化剂的机理银基催化剂的机理是复杂的，但是可以简单地描述为：银催化剂可以通过氧化还原反应将VOCs中的有机物氧化成为二氧化碳和水等无害物质。

不同的银基催化剂对VOCs的氧化机理和影响是不同的，例如银纳米颗粒和银离子的主要作用机制是通过自由基捕获和氧化作用来降解VOCs，而负载型银基催化剂的作用机理主要是通过催化反应和吸附作用来实现VOCs的降解。

三、银基催化剂在VOCs降解中的应用银基催化剂具有广泛的应用领域，包括VOCs处理、空气净化等。

在VOCs处理中，银基催化剂已经被证明是一种高效的催化剂。

例如，银纳米颗粒可以用在光催化VOCs处理中，可以将VOCs转化为硝酸盐和水等无害物质。

此外，银离子催化剂在低温条件下也能够有效地降解VOCs，这对于汽车尾气处理和室内空气净化都具有重要意义。

基于壳聚糖负载银基催化剂的制备及其催化性能的研究

基于壳聚糖负载银基催化剂的制备及其催化性能的研究基于壳聚糖负载银基催化剂的制备及其催化性能的研究引言催化剂是一种能够增强化学反应速度的物质。

在众多催化剂中，负载型催化剂具有较高的活性、稳定性和可重复使用等优势。

壳聚糖是一种常见的天然多糖，在催化领域的应用也越来越受到关注。

本文将介绍基于壳聚糖负载银基催化剂的制备方法，并研究其催化性能。

实验方法1. 壳聚糖的制备：将壳聚糖溶解在醋酸溶液中，搅拌1小时，经离心和干燥得到壳聚糖固体。

2. 银基催化剂的制备：将银颗粒与壳聚糖固体混合，加入异丙醇溶液中，并在搅拌条件下反应4小时。

再通过离心、洗涤和干燥工序得到壳聚糖负载银基催化剂。

3. 催化性能的研究：选取苯乙烯氧化反应作为模型反应，将该催化剂与氧气在一定的反应条件下进行反应，并记录反应结果。

结果与讨论通过扫描电子显微镜（SEM）观察，可以明显看到壳聚糖表面被均匀地覆盖了银颗粒。

通过对制备的壳聚糖负载银基催化剂进行X射线衍射（XRD）分析，可以确定银颗粒的存在，并且与标准银峰吻合。

此外，通过比较催化剂在模型反应中的催化活性，可以得出壳聚糖负载银基催化剂具有较高的催化活性。

在模型反应中，壳聚糖负载银基催化剂在较低的温度和压力下即可实现苯乙烯的氧化。

此外，催化剂具有较好的稳定性，可重复使用多次而不损失催化活性。

这主要归功于壳聚糖的负载作用，使银颗粒均匀地分布在催化剂表面，并提供了适宜的分散度和稳定性。

结论本研究成功制备了基于壳聚糖负载银基催化剂，并研究了其催化性能。

实验结果表明，壳聚糖负载银基催化剂具有较高的催化活性、稳定性和可重复使用性。

这为壳聚糖在催化剂领域的应用提供了新的思路。

这项研究为壳聚糖催化技术的进一步发展和实际应用奠定了基础。

尽管壳聚糖负载银基催化剂在苯乙烯氧化反应中表现出色，但在实际应用中还需要进一步研究和优化。

未来的研究可以探索催化剂的合成方法、温度和压力对催化性能的影响以及其他反应体系的应用。

银基复合结构的制备及其光催化性能研究

银基复合结构的制备及其光催化性能研究当今,纺织染料、表面活性剂、杀虫剂和重金属的过度使用已经导致了河流、湖泊、地下含水层和海洋的污染。

而传统污水处理方法存在高成本、低效率等缺点。

因此,绿色、高效、低成本的废水处理技术亟待开发。

半导体光催化技术因其优异的活性和稳定性而受到了越来越多的关注。

近来,用于光解水和光降解污染物的金属氧化物、硫化物和氮化物半导体光催化剂已经成为研究热点。

然而,大多数半导体光催化剂存在太阳能利用率低、载流子复合较快等问题,仍有较大的研究空间。

本文设计并制备出以Ag为基的金属-半导体异质结构光催化剂,通过Ag的表面等离子体共振（SPR）效应增强光吸收率、拓宽光响应范围、提高光生载流子分离效率,从而增强了光催化剂的光催化活性。

具体研究内容和结果如下:1、通过电化学沉积法制备了中心茎尺寸约为50 nm的Ag树枝晶,然后利用原位硫化法在Ag树枝晶表面生长Ag2S。

Ag树枝晶经过4小时硫化后形成的Ag-Ag2S异质结构光催化剂展现出最佳的光催化活性,在模拟太阳光照射50分钟后,10 ppm的亚甲基蓝（MB）溶液降解效率达到98%,且光降解速率比纯Ag2S提高了7倍。

由紫外可见近红外漫反射光谱和电化学阻抗谱可知,Ag的SPR效应与Ag2S的窄带隙、高吸光系数结合,一方面提高了光吸收强度,另一方面拓宽光吸收范围从可见至红外。

此外,原位硫化的Ag2S与Ag紧密结合,形成的包覆异质结构有利于Ag2S内产生的光生电子向Ag树枝晶传输,减少载流子的体相复合。

2、通过简单的两步法成功将Ag-Ag2S负载在碳布（CC）衬底上,形成Ag纳米微球-Ag2S纳米片/CC复合结构材料。

《银基固溶体异质结的结构基础与光生载流子行为及性能研究》范文

《银基固溶体异质结的结构基础与光生载流子行为及性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，材料科学在各个领域的应用越来越广泛。

银基固溶体异质结作为一种新型的光电材料，其结构基础与光生载流子行为以及性能的研究成为了热门话题。

本文将探讨银基固溶体异质结的结构特点、光生载流子的行为规律以及其性能表现，为进一步的研究和应用提供理论支持。

二、银基固溶体异质结的结构基础银基固溶体异质结是由银基化合物与其他类型化合物所构成的异质结构，具有优异的电子和光学性能。

该结构主要包括两部分：一是主体结构——银基化合物；二是其他化合物的镶嵌部分，二者通过特定的晶格结构形成异质结。

首先，从主体结构的角度来看，银基化合物的晶格结构稳定，具有良好的导电性和光学性能。

在特定条件下，其他化合物能够以一定比例与银基化合物形成固溶体，使得材料性能得到优化。

这种固溶体在晶体中形成异质结，可以有效地提高材料的电子传输效率和光吸收能力。

其次，从异质结的角度来看，不同化合物之间的晶格匹配程度决定了异质结的稳定性。

当两种化合物的晶格参数、晶格类型和能级等性质相近时，异质结的形成更加稳定。

同时，在界面处产生的界面能级可以有效促进光生载流子的分离和传输。

三、光生载流子行为研究光生载流子行为是决定材料性能的关键因素之一。

在银基固溶体异质结中，当受到光照时，材料会吸收光能并激发出光生电子和空穴对。

这些光生载流子在材料内部发生复杂的运动和相互作用。

首先，光生电子和空穴对在材料内部发生分离。

由于不同化合物的能级差异，光生电子和空穴会分别向不同的方向移动。

这种分离过程有利于提高材料的电子传输效率和光能转换效率。

其次，光生载流子在运动过程中会受到多种因素的影响，如材料内部的缺陷、杂质等。

这些因素会影响载流子的寿命和传输速度。

因此，通过优化材料结构和减少缺陷等手段可以提高光生载流子的运动效率。

四、性能研究银基固溶体异质结的性能主要表现在电子传输效率、光吸收能力、光电转换效率等方面。

银基材料的制备及其在电化学中的应用研究

银基材料的制备及其在电化学中的应用研究银是一种具有广泛应用的重要金属，在电子、医药、化工等领域中都有着重要的应用价值。

随着科技的发展，对于银材料的性能要求也越来越高。

近年来，随着纳米技术的发展，银基纳米材料也逐渐成为一个热门研究领域。

本文将从银基材料的制备和在电化学中的应用方面进行探讨。

一、银基材料的制备银基材料的制备方式主要有两种，一种是物理性质基础上的化学制备，即直接化学合成。

另一种是利用生物学系统进行银基材料的制备，即生物合成。

1. 直接化学合成化学合成是一种直接利用化学反应合成银基材料的方法，其中一个较为常用的方法是还原法。

还原法是将某些化合物还原成纳米颗粒或固体颗粒的方法，其中还原剂的选择对颗粒的形态、尺寸和分散性等特性有着重要的影响。

另外，共沉淀法、微乳化法、氧化还原法等也常用于银基材料的合成。

这些方法均通过不同的反应机理，控制化学反应物的浓度、反应的时间和温度等因素来调节银基材料的物理化学性质。

2. 生物合成生物合成是一种通过控制有机生物体系还原过程来制备银基材料的方法。

其过程不仅有利于材料的制备，还能够在一定程度上优化材料的形态、尺寸和表面的活性。

生物合成银基材料的优点不仅仅在于低成本、环保，同时还能够在体系的生物来源（比如细菌、蛋白质等）中引入不同的功能，这为材料应用提供了新的机会。

二、银基材料在电化学方面的应用研究银基材料在电化学方面的应用研究主要涉及传感器、电极、储能器件等方面，由于其独特的电化学性质和良好的导电性能，成为电化学领域中一个重要的研究方向。

1. 传感器传感器是目前最为普遍的电化学应用之一，以其灵敏度高、可选择性强等特点得到运用。

银基纳米颗粒较大优异的表面积和对待测种类的很高吸附能力，为其成为传感器的理想选择。

银基材料的固态电解质传感器被普遍用于检测微生物、气体污染物、生物中的理化参数等。

2. 电极电极是电化学研究与应用的基本元件之一，对其性质进行优化控制，能够提高电极的电化学性能。

几种常见的银基光催化材料的应用研究

几种常见的银基光催化材料的应用研究陈颖【期刊名称】《《化工管理》》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】3页(P51-52,60)【关键词】银基; 可见光; 光催化活性【作者】陈颖【作者单位】广州工程技术职业学院广东广州510075【正文语种】中文0 引言近些年来，随着可持续发展政策的推行，我国各领域的科学技术水平也飞速提升，在国民生活质量得到大幅度改善的同时，环境持续恶化、资源大大短缺等问题也日益严峻。

导致环境恶化的污染物主要为各类工业生产中所排放的废渣、废气、废水等物质，它们成分大都比较复杂，基本为不同类型的有机物，若对它们直接进行处理难度非常大。

水资源的污染是世界各国普遍存在且急需解决的重大问题之一，许多对人体和动植物有毒害作用的污染物质很难被土壤、水体等环境自我降解去除，同时，它们在水资源和土壤等环境中存在范围很广、时间很长，对人类健康存在很大的威胁。

光催化降解技术主要是利用太阳全光或其中的可见光来降解空气和水体中的有机污物，其降解过程绿色环保，不易产生二次污染物，而且操作过程简单易学、成本较低，所以被认为是在处理废水方面最有研究价值的技术之一。

当前，在大量的新型纳米光催化剂中，几乎所有的银基纳米复合材料均对可见光表现出了较宽的吸收范围，因此，近些年来银基纳米化合物已成为可见光催化领域中的重要研究材料。

本文将对几种常见的银基纳米光催化材料的应用研究做以下介绍。

1 氧化银光催化材料Priya R[1]等人采用溶胶-凝胶法成功合成了Ag/Ag2O/TiO2三元纳米复合材料，由于Ag/Ag2O异质结构被负载在TiO2纳米材料的表面，因此，该纳米复合光催化剂的光催化降解速率随着银含量的增多而逐渐上升。

Liu C M[2]等人采用化学沉淀法制备出Ag2O/Bi2WO6纳米化合物，通过Bi2WO6与Ag2O的协同作用，大大提高了材料在可见光下的光催化活性。

Wang G[3]等人引入不同的络合剂制备出不同晶型的氧化银纳米复合物。

磁性银系光催化材料的研究进展

第４４卷第１６期２０１６年８月广州化工ＧｕａｎｇｚｈｏｕＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶｏｌ．４４Ｎｏ．１６Ａｕｇ．２０１６磁性银系光催化材料的研究进展*孟英爽１，郭谦１，艾敬喆２，葛明１（１华北理工大学化学工程学院，河北唐山０６３００９；２华北理工大学以升创新教育基地，河北唐山０６３００９）摘要：银系光催化材料具有优良的可见光催化活性而倍受研究者青睐。

多数银系催化剂稳定性差、难回收阻碍其在实际中的应用。

磁性银系催化剂可在保持活性的基础上提高稳定性和回收利用率，外加磁场下即可完成回收再利用。

磁性银系催化剂具有良好的应用前景，给水处理领域带来曙光。

本文综述了近年来国内外负载型、包覆型磁性银系光催化材料的研究进展，并对其发展趋势进行了展望。

关键词：磁性；银系光催化剂；可见光中图分类号：Ｏ６１４．８文献标志码：Ａ文章编号：１００１－９６７７（２０１６）０１６－００１８－０３*基金项目：河北省教育厅青年基金（ＱＮ２０１４０４５）。

第一作者：孟英爽（１９９２－），女，华北理工大学化学工程学院应化专业２０１３级学生。

通讯作者：葛明（１９８２－），男，博士，讲师，主要从事新型光催化材料的制备及性能研究。

ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＭａｇｎｅｔｉｃＳｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄＰｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ*ＭＥＮＧＹｉｎｇ－ｓｈｕａｎｇ１，ＧＵＯＱｉａｎ１，ＡＩＪｉｎｇ－ｚｈｅ２，ＧＥＭｉｎｇ１（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｂｅｉＴａｎｇｓｈａｎ０６３００９；２ＹｉｓｈｅｎｇＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＥｄｕｃａｔｉｏｎＢａｓｅ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｂｅｉＴａｎｇｓｈａｎ０６３００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｆａｖｏｒｅｄｂｙｓｃｈｏｌａｒｓｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｙｐｏｓｓｅｓｓｈｉｇｈｌｙｅｘｃｅｌｌｅｎｔｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｍｏｓｔｓｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔｓａｒｅｕｎｓｔａｂｌｅａｎｄｎｏｔｅａｓｙｔｏｒｅｃｏｖｅｒ，ｗｈｉｃｈｈｉｎｄｅｒｓｔｈｅｉｒｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔｓｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｅｃｙｃｌｉｎｇｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇａｃｔｉｖｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｒｅｃｙｃｌｉｎｇｂｙａｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ．Ｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔｓｈａｖｅａｇｏｏｄｐｒｏｓｐｅｃｔ，ｗｈｉｃｈｇｉｖｅｓｕｓｈｏｐｅｉｎｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｌｏａｄｅｄａｎｄｃｏａｔｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｌｖｅｒｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｓｍ；ｓｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓ；ｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔ随着社会的发展，环境污染和资源枯竭问题日益严重。

g-C3N4

第42卷第10期2023年10月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.10October,2023g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展柏林洋1,蔡照胜2(1.江苏旅游职业学院,扬州㊀225000;2.盐城工学院化学化工学院,盐城㊀224051)摘要:光催化技术在太阳能资源利用方面呈现出良好的应用前景,已受到世界各国的广泛关注㊂g-C 3N 4是一种二维结构的非金属聚合物型半导体材料,具有合成简单㊁成本低㊁化学性质稳定㊁无毒等特点,在环境修复和能量转化方面应用潜力较大㊂但g-C 3N 4存在对可见光吸收能力差㊁比表面积小和光生载流子复合速率高等缺点,限制了其实际应用㊂构筑异质结光催化剂是提高光催化效率的有效途径之一㊂基于Ag 基材料的特点,前人对g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂进行了大量研究,并取得显著成果㊂本文总结了近年来AgX(X =Cl,Br,I)/g-C 3N 4㊁Ag 3PO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2CO 3/g-C 3N 4㊁Ag 3VO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2CrO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2O /g-C 3N 4和Ag 2MoO 4/g-C 3N 4复合光催化剂降解环境污染物的研究进展,并评述了g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂目前面临的主要挑战,展望了其未来发展趋势㊂关键词:g-C 3N 4;Ag 基材料;二元复合光催化剂;光催化性能;环境污染物中图分类号:TQ426㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)10-3755-09Research Progress on g-C 3N 4/Ag-Based Binary Composite Photocatalysts for Degradation of Environmental PollutantsBAI Linyang 1,CAI Zhaosheng 2(1.Jiangsu Institute of Tourism,Yangzhou 225000,China;2.School of Chemistry and Chemical Engineering,Yancheng Institute of Technology,Yancheng 224051,China)Abstract :Photocatalysis technology shows a good application prospect in the utilization of solar energy resource and has attracted worldwide attention.g-C 3N 4is a two-dimensional polymeric metal-free semiconductor material with the characteristics of facile synthesis,low cost,high chemical stability and non-toxicity,which has great potential in environmental remediation and energy conversion.However,g-C 3N 4has the drawbacks of poor visible light absorption capacity,low specific surface area and high recombination rate of photogenerated charge carriers,which limits its practical application.Constructing heterojunction photocatalyst has become one of effective pathways for boosting photocatalytic efficiency.Based on the inherent merits of Ag-based materials,a lot of researches have been carried out on g-C 3N 4/Ag-based binary photocatalysts and prominent results have been achieved.Recent advances on AgX (X =Cl,Br,I)/g-C 3N 4,Ag 3PO 4/g-C 3N 4,Ag 2CO 3/g-C 3N 4,Ag 3VO 4/g-C 3N 4,Ag 2CrO 4/g-C 3N 4,Ag 2O /g-C 3N 4and Ag 2MoO 4/g-C 3N 4composite photocatalysts for the degradation of environmental pollutants were summarized.The major challenges of g-C 3N 4/Ag-based binary composite photocatalysts were reviewed and the future development trends were also forecast.Key words :g-C 3N 4;Ag-based material;binary composite photocatalyst;photocatalytic performance;environmental pollutant㊀收稿日期:2023-05-15;修订日期:2023-06-12基金项目:江苏省高等学校自然科学研究面上项目(19KJD530002)作者简介:柏林洋(1967 ),男,博士,副教授㊂主要从事光催化材料方面的研究㊂E-mail:linybai@通信作者:蔡照胜,博士,教授㊂E-mail:jsyc_czs@0㊀引㊀言随着全球经济的快速增长和工业化进程的加快,皮革㊁印染㊁制药和化工等行业排放的环境污染物总量3756㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷也不断增长㊂这些环境污染物存在成分复杂㊁毒性大㊁难以降解等特点,对人们的身体健康和生态环境产生严重威胁,已成为制约经济和社会发展的突出问题㊂如何实现环境污染物的高效降解是目前亟待解决的重要问题㊂效率低㊁能耗高及存在二次污染是利用传统处理方法处置环境污染物的主要缺陷[1]㊂光催化技术作为一种新型的绿色技术,具有环境友好㊁成本低㊁反应效率高和无二次污染等优点,在解决环境污染问题方面具有很大的发展潜力,深受人们的关注[2-4]㊂g-C3N4属于一种非金属聚合物型半导体材料,具有二维分子结构,即C原子和N原子通过sp2杂化形成的共轭石墨烯平面结构,具有适宜的禁带宽度(2.7eV)和对460nm以下可见光良好的响应能力㊂g-C3N4具有合成原料成本低㊁制备工艺简单㊁耐酸耐碱和稳定性好等特点,在催化[5]㊁生物[6]和材料[7]等领域应用广泛㊂然而,g-C3N4较小的比表面积㊁较弱的可见光吸收能力和较快的光生载流子复合率等不足导致其光量子利用率不高,给实际应用带来较大困难[8]㊂为了克服上述问题,前人提出了对g-C3N4进行形貌调控[9]㊁元素掺杂[10-11]和与其他半导体耦合[12-13]等方法㊂其中,将g-C3N4与其他半导体耦合形成异质结光催化剂最为常见㊂Ag基半导体材料因具有成本合理㊁光电性能好和光催化活性高等特点而深受青睐,但仍存在光生载流子快速复合和光腐蚀等缺陷㊂近年来,人们将Ag基材料与g-C3N4进行复合,整体提高了复合光催化剂的催化性能,并由此取得了大量极有价值的科研成果㊂本文综述了近年来g-C3N4/Ag银基二元复合光催化剂的制备方法㊁性能和应用等方面的研究现状,同时展望了未来的发展趋势,期望能为该领域的研究人员提供新的思路㊂1㊀g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂近年来,基于Ag基半导体材料能与g-C3N4能带结构匹配的特点,构筑g-C3N4/Ag基异质结型复合光催化体系已成为国内外的研究热点㊂这类催化剂通常采用沉淀法在g-C3N4表面负载Ag基半导体材料㊂其中,Ag基体的成核和生长是关键问题㊂通过对Ag基材料成核和生长工艺的控制,实现了Ag基材料在g-C3N4上的均匀分布㊂此外,通过对g-C3N4微观结构进行调控,使其具有较大的比表面积和较高的结晶度,从而进一步提高复合光催化剂的催化性能㊂相对于纯g-C3N4和Ag基光催化剂,g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂通过两组分的协同效应和界面作用,不仅能提高对可见光的吸收利用率,而且能有效抑制g-C3N4和Ag基材料中光生e-/h+对的重组,从而提高复合光催化剂的活性和稳定性㊂在g-C3N4/Ag基二元复合光催化材料中,以AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4㊁Ag3PO4/g-C3N4㊁Ag2CO3/g-C3N4㊁Ag3VO4/g-C3N4㊁Ag2CrO4/g-C3N4㊁Ag2O/g-C3N4和Ag2MoO4/g-C3N4为典型代表㊂1.1㊀AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4二元复合光催化剂AgX(X=Cl,Br,I)在杀菌㊁有机污染物降解和光催化水解产氢等方面展现出优异的性能㊂但AgX (X=Cl,Br,I)是一种光敏材料,在可见光下容易发生分解,形成Ag0,从而影响其催化活性及稳定性㊂将AgX(X=Cl,Br,I)与g-C3N4复合是提升AgX(X=Cl,Br,I)使用寿命㊁改善光催化性能最有效的方法之一㊂Li等[14]采用硬模板法制备出一种具有空心和多孔结构的高比表面积g-C3N4纳米球,并以其为载体,通过沉积-沉淀法得到AgBr/g-C3N4光催化材料㊂XRD分析显示AgBr的加入并没有改变g-C3N4的晶体结构,瞬态光电流试验表明AgBr/g-C3N4光电流密度高于g-C3N4,橙黄G(OG)染料经10min可见光照射后的降解率达到97%㊂Shi等[15]报道了利用沉淀回流法制备AgCl/g-C3N4光催化剂,研究了AgCl的量对催化剂结构及光催化降解草酸性能的影响,确定了最佳修饰量,分析了催化剂用量㊁草酸起始浓度㊁酸度和其他有机成分对光催化活性影响,通过自由基捕获试验揭示了光降解反应中起主要作用的活性物质为光生电子(e-)㊁羟基自由基(㊃OH)㊁超氧自由基(㊃O-2)和空穴(h+)㊂彭慧等[16]采用化学沉淀法制备具有不同含量AgI的AgI/g-C3N4光催化剂,SEM测试表明AgI纳米颗粒分布在层状结构g-C3N4薄片的表面,为催化反应提供了更多的活性位㊂该系列催化剂应用于光催化氧化降解孔雀石绿(melachite green,MG)的结果显示,AgI/g-C3N4(20%,质量分数,下同)的光催化性能最好,MG经2h可见光辐照后去除率达到99.8%㊂部分AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4二元复合光催化剂的研究现状如表1所示㊂第10期柏林洋等:g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3757㊀表1㊀AgX (X =Cl ,Br ,I )/g-C 3N 4二元复合光催化剂光降解环境污染物的研究现状Table 1㊀Research status of AgX (X =Cl ,Br ,I )/g-C 3N 4binary composite photocatalysts forphotodegradation of enviromental pollutantsPhotocatalytst Synthesis method TypePotential application Photocatalytic activity Reference AgBr /g-C 3N 4Sonication-assisted deposition-precipitation II-schemeDegradation of RhB,MB and MO 100%degradation for RhB,95%degradation for MB and 90%degradation for MO in 10min [17]AgCl /g-C 3N 4Precipitation Z-schemeDegradation of RhB and TC 96.1%degradation for RhB and 77.8%degradation for TC in 120min [18]AgCl /g-C 3N 4Solvothermal +in situ ultrasonic precipitation Z-scheme Degradation of RhB 92.2%degradation in 80min [19]AgBr /g-C 3N 4Deposition-precipitation II-schemeDegradation of MO 90%degradation in 30min [20]AgI /g-C 3N 4In-situ growth II-scheme Degradation of RhB 100%degradation in 60min [21]㊀㊀Note:MO-methyl orange,RhB-rhodamine B,TC-tetracycline hydrochloride,MB-methyl blue.1.2㊀Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂纳米Ag 3PO 4禁带宽度为2.5eV 左右,对可见光有很好的吸收作用,且光激发后具有很强的氧化性,在污染物降解和光解水制氢等领域有良好的应用前景[22]㊂但是,纳米Ag 3PO 4易团聚,光生载流子的快速重组使光催化活性大大降低,此外,Ag 3PO 4还易受光生e -的腐蚀,从而影响稳定性㊂Ag 3PO 4与g-C 3N 4复合可显著降低e -/h +对的重组,有效提高光催化性能㊂Wang 等[23]采用原位沉淀法获得Z-型异质结构g-C 3N 4/Ag 3PO 4复合光催化剂,并有效地提高了e -/h +对的分离效率㊂TEM 结果显示,Ag 3PO 4粒子被g-C 3N 4纳米片所覆盖,UV-DRS 结果表明,Ag 3PO 4的添加使g-C 3N 4吸收边发生红移,且吸收光强度显著增强,光降解实验结果显示,30%g-C 3N 4/Ag 3PO 4光催化剂在40min 内能去除约90%的RhB㊂胡俊俊等[24]利用了原位沉淀法合成了一系列Ag 3PO 4/g-C 3N 4复合光催化剂,研究了Ag 3PO 4和g-C 3N 4的物质的量比对催化剂在可见光下催化降解MB 性能的影响,发现在最优组分下,MB 经可见光辐照30min 后可以被完全降解㊂Mei 等[25]采用焙烧-沉淀法制备了一系列Ag 3PO 4/g-C 3N 4复合光催化剂,并用于可见光条件下降解双酚A(bisphenol A,BPA),发现Ag 3PO 4质量分数为25%时,光催化降解BPA 的性能最好,3h 能降解92.8%的BPA㊂潘良峰等[26]采用化学沉淀法制备出一种具有空心管状的Ag 3PO 4/g-C 3N 4光催化剂,SEM 结果表明,Ag 3PO 4颗粒均匀分布于空心管状结构g-C 3N 4的表面,两者形成一个较强异质结构,将其用于盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TC)光催化降解,80min 能降解98%的TC㊂Deonikar 等[27]研究了采用原位湿化学法合成催化剂过程中使用不同溶剂(去离子水㊁四氢呋喃和乙二醇)对Ag 3PO 4/g-C 3N 4的结构和光降解MB㊁RhB 及4-硝基苯酚性能的影响,发现不同溶剂对复合光催化剂的形貌有着重要影响,从而影响光催化性能,其中以四氢呋喃合成的复合光催化剂的催化降解性能最佳,这是由于g-C 3N 4纳米片均匀包裹在Ag 3PO 4的表面,从而促使两者界面形成较为密切的相互作用,有利于e -/h +对的分离㊂部分Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂的研究进展见表2㊂表2㊀Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂光降解环境污染物的研究现状Table 2㊀Research status of Ag 3PO 4/g-C 3N 4binary composite photocatalysts for photodegradation of environmental pollutantsPhotocatalyst Synthesis method Type Potential application Photocatalytic activity Reference g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ precipitation Z-scheme Degradation of BPA 100%degradation in 180min [28]g-C 3N 4/Ag 3PO 4Hydrothermal Z-schemeDecolorization of MB Almost 93.2%degradation in 25min [29]g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ prepcipitation II-scheme Reduction of Cr(VI)94.1%Cr(VI)removal efficiency in 120min [30]g-C 3N 4/Ag 3PO 4Chemical precipitation Z-scheme Degradation of RhB 90%degradation in 40min [31]g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ precipitation Z-scheme Degradation of levofloxacin 90.3%degradation in 30min [32]Ag 3PO 4/g-C 3N 4Chemical precipitation Z-schemeDegradation of gaseous toluene 87.52%removal in 100min [33]Ag 3PO 4/g-C 3N 4Calcination +precipitation Z-scheme Degradation of diclofenac (DCF)100%degradation in 12min [34]Ag 3PO 4/g-C 3N 4In situ deposition Z-scheme Degradation of RhB and phenol 99.4%degradation in 9min for RhB;97.3%degradation in 30min for phenol [35]3758㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷续表Photocatalyst Synthesis method Type Potential application Photocatalytic activity Reference Ag3PO4/g-C3N4In situ hydrothermal II-scheme Degradation of sulfapyridine(SP)94.1%degradation in120min[36] Ag3PO4/g-C3N4In situ growth Z-scheme Degradation of berberine100%degradation in15min[37] g-C3N4/Ag3PO4In situ deposition Z-scheme Degradation of ofloxacin71.9%degradation in10min[38] Ag3PO4/g-C3N4Co-precipitation Z-scheme Degradation of MO98%degradation in10min[39]g-C3N4/Ag3PO4Calcination+precipitation Z-scheme Degradation of MO,RhB and TC95%degradation for MO in30min;[40]96%degradation for RhB in15min;80%degradation for TC in30min1.3㊀Ag2CO3/g-C3N4二元复合光催化剂Ag4d轨道和O2p轨道杂化,形成Ag2CO3的价带(valence band,VB);Ag5s轨道和Ag4d轨道进行杂化,形成Ag2CO3导带(conduction band,CB),而CB中原子轨道杂化会降低Ag2CO3带隙能,从而提高光催化活性[41]㊂纳米Ag2CO3带隙能约为2.5eV,可见光响应性好,在可见光作用下表现出良好的光催化降解有机污染物特性[42-43]㊂然而,经长时间光照后,Ag2CO3晶粒中Ag+会被光生e-还原成Ag0,导致其光腐蚀,引起光催化性能下降[44]㊂Ag2CO3与g-C3N4耦合,能够有效地抑制光腐蚀,促进e-/h+对的分离,进而改善光催化性能㊂An等[45]通过构筑Z型核壳结构的Ag2CO3@g-C3N4材料来增强Ag2CO3和g-C3N4界面间的相互作用,从而有效防止光腐蚀发生,加速光生e-/h+对的分离,实现了催化剂在可见光辐照下高效降解MO㊂Yin等[46]通过水热法制备Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,探讨了g-C3N4的含量㊁合成温度对催化剂结构和光降解草酸(oxalic acid,OA)性能的影响,获得最优条件下合成的催化剂能在45min光照时间内使OA去除率达到99.99%㊂Pan等[41]采用煅烧和化学沉淀两步法,制备了一系列Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,TEM结果显示,Ag2CO3纳米粒子均匀分布在g-C3N4纳米片表面,且形貌规整㊁粒径均一,光催化性能测试结果表明,60% Ag2CO3/g-C3N4光催化活性最高,MO和MB分别经120和240min可见光光照后,其降解率分别为93.5%和62.8%㊂Xiu等[47]使用原位水热法构筑了Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,光降解试验结果表明,MO经可见光辐照1h的去除率为87%㊂1.4㊀Ag3VO4/g-C3N4二元复合光催化剂纳米Ag3VO4带隙能约为2.2eV,可用于催化可见光降解环境污染物,是一种具有应用前景的新型半导体材料㊂然而,如何提高Ag3VO4光催化性能,仍然是学者研究的重点㊂构建Ag3VO4/g-C3N4异质结催化剂是提高Ag3VO4的催化性能的一种有效方法㊂该方法能够降低Ag3VO4光生载流子的复合率,拓宽可见光的吸收范围㊂Hind等[48]通过溶胶凝胶法制备出一种具有介孔结构的Ag3VO4/g-C3N4复合光催化剂,该复合催化剂经60min可见光照射能将Hg(II)全部还原,其光催化活性分别是Ag3VO4和g-C3N4的4.3倍和5.4倍,主要是由于异质结界面处各组分间紧密结合以及催化剂具有较高的比表面积和体积比,从而促进光生载流子的分离㊂蒋善庆等[49]利用化学沉淀法制备了系列Ag3VO4/g-C3N4催化剂,催化性能研究结果表明,Ag3VO4负载量为20%(质量分数)时,其光催化降解微囊藻毒素的效果最好,可见光辐照100min后降解率为85.43%,而g-C3N4在相同条件下的降解率仅为18.76%㊂1.5㊀Ag2CrO4/g-C3N4二元复合光催化剂纳米Ag2CrO4具有特殊的晶格和能带结构,其带隙能为1.8eV,可见光响应良好,是一种非常理想的可见光区半导体材料㊂然而,Ag2CrO4存在自身的电子结构和晶体的缺陷,导致其光催化效率性能较差,严重影响了实际应用[50-52]㊂将Ag2CrO4与g-C3N4复合形成异质结光催化剂是提高其光催化效率和稳定性的一种有效途径,因为Ag2CrO4在光照下产生的光生e-快速地迁移到g-C3N4表面,可避免光生e-在Ag2CrO4表面聚集而引起光腐蚀㊂Ren等[53]利用SiO2为硬模板,以氰胺为原料,合成出具有中空介孔结构的g-C3N4,再通过化学沉淀法制备了系列g-C3N4/Ag2CrO4光催化剂,并将其用于RhB和TC的可见光降解,研究发现g-C3N4/Ag2CrO4催化剂具有较高比表面积和丰富的孔道结构,在可见光辐射下表现出较高的光催化活性㊂Rajalakshmi等[54]利用水热方法合成了一系列Ag2CrO4/g-C3N4光催化剂,并将其用于对硝基苯酚的光催化降解,结果表明,Ag2CrO4质量分数为10%时,其降解率达到97%,高于单组分g-C3N4或Ag2CrO4,原因是与第10期柏林洋等:g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3759㊀Ag 2CrO 4和g-C 3N 4界面间形成了S-型异质结,能提高e -/h +对的分离效率㊂1.6㊀Ag 2O /g-C 3N 4二元复合光催化剂纳米Ag 2O 是一种理想的可见光半导体材料,在受到光辐照后,其电子发生跃迁,CB 上光生e -能够将Ag 2O 晶粒中Ag +还原成Ag 0,而VB 上h +能够使Ag 2O 的晶格氧氧化为O 2,导致其结构不稳定㊂然而,纳米Ag 2O 在有机物污染物降解方面表现出良好的稳定性[55],这是因为Ag 2O 的表面会随着光化学反应的进行被一定数量的Ag 0纳米粒子所覆盖,而Ag 0纳米粒子作为光生e -陷阱,能够降低e -在Ag 2O 表面的富集,同时,由于光生h +具有较强的氧化性能力,既能实现对有机污染物的直接氧化,又能避免其对晶格氧的氧化,从而提高了纳米Ag 2O 光催化活性和稳定性㊂Liang 等[56]在常温下采用简易化学沉淀法制备了p-n 结Ag 2O /g-C 3N 4复合光催化剂,研究发现,起分散作用的g-C 3N 4为Ag 2O 纳米颗粒的生长提供了大量成核位点并限制了Ag 2O 纳米颗粒聚集,p-n 结的形成以及在光化学反应过程中生成的Ag 纳米粒子,加速了光生载流子的分离和迁移,拓宽了光的吸收范围,在可见光和红外光照下降解RhB 溶液过程中表现出良好的催化活性,其在可见光和红外光照下反应速率分别是g-C 3N 4的26倍和343倍㊂Jiang 等[57]通过液相法制备了一系列介孔结构的g-C 3N 4/Ag 2O 光催化剂,试验结果表明,Ag 2O 的添加显著提高了g-C 3N 4/Ag 2O 光催化剂的吸光性能和比表面积,因此对光催化性能的提升有促进作用,当Ag 2O 含量为50%时,光催化分解MB 的效果最好,经120min 可见光光照后,MB 的脱除率达到90.8%,高于g-C 3N 4和Ag 2O㊂Kadi 等[58]以Pluronic 31R 1表面活性剂为软模板,以MCM-41为硬模板,合成出具有多孔结构的Ag 2O /g-C 3N 4光催化剂,TEM 结果显示,球形Ag 2O 的纳米颗粒均匀地分布于g-C 3N 4的表面,催化性能评价表明0.9%Ag 2O /g-C 3N 4复合光催化剂光催化效果最佳,60min 能完全氧化降解环丙沙星,其降解效率分别是Ag 2O 和g-C 3N 4的4倍和10倍㊂1.7㊀Ag 2MoO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂Ag 2MoO 4具有良好的导电性㊁抗菌性㊁环保性,以及优良的光催化活性,在荧光材料㊁导电玻璃㊁杀菌剂和催化剂等方面有着广阔的应用前景[59]㊂但Ag 2MoO 4带隙大(3.1eV),仅能对紫外波段光进行响应,限制了其对太阳光的利用㊂当Ag 2MoO 4与g-C 3N 4进行耦合时,可以将其对太阳光的吸收范围由紫外拓展到可见光区,从而提高太阳光的利用率㊂Pandiri 等[60]通过水热合成的方法,制备出β-Ag 2MoO 4/g-C 3N 4异质结光催化剂,SEM 结果显示该催化剂中β-Ag 2MoO 4纳米颗粒均匀地分布在g-C 3N 4纳米片的表面,光催化性能测试结果表明在3h 的可见光照射下,其降解能力是β-Ag 2MoO 4和g-C 3N 4机械混合物的2.6倍,主要原因在于β-Ag 2MoO 4和g-C 3N 4两者界面间形成更为紧密的异质结,使得e -/h +对被快速分离㊂Wu 等[61]采用简单的原位沉淀方法成功构建了Ag 2MoO 4/g-C 3N 4光催化剂,并将其应用于MO㊁BPA 和阿昔洛韦的降解,结果表明该催化剂显示出良好的太阳光催化活性,这主要是因为Ag 2MoO 4和g-C 3N 4界面间存在着一定的协同效应,可有效地提高对太阳光的利用率,降低载流子的复合概率㊂2㊀g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂电荷转移机理模型研究g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂在可见光的辐照下,价带电子发生跃迁,产生e -/h +对㊂e -被催化剂表面吸附的O 2捕获产生㊃O -2,并进一步与水反应生成㊃OH,形成的三种活性自由基(h +㊁㊃O -2和㊃OH),实现水中有机污染物的高效降解(见图1)㊂而光催化反应机理与载流子的迁移机制密切相关㊂目前,g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂体系中主要存在三种不同的光生载流子的转移机制,分别为I 型㊁II 型和Z 型㊂图1㊀g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解有机污染物的光催化反应机理Fig.1㊀Photocatalytic reaction mechanism of g-C 3N 4/Ag-based binary composite photocatalyst for degradation of organic pollutants3760㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷2.1㊀I 型异质结载流子转移机理模型图2(a)为I 型异质结构中的光生e -/h +对转移示意图㊂半导体A 和半导体B 均对可见光有响应,其中,半导体A 的带隙较宽,半导体B 的带隙较窄,并且半导体B 的VB 和CB 均位于半导体A 之间,在可见光的照射下,e -发生跃迁,从CB 到VB,半导体A 的CB 上的e -和VB 上的h +分别向半导体B 的CB 和VB 转移,从而实现了e -/h +对的分离㊂以Ag 2O /g-C 3N 4复合催化剂为例[58],当Ag 2O 和g-C 3N 4相耦合时,因为g-C 3N 4的VB 具有更正的电势,h +被转移到Ag 2O 的VB 上,同时,光激发e -在g-C 3N 4的CB 上,其电势较负,e -便传输到Ag 2O 的CB 上,CB 上e -与O 2结合形成㊃O -2,并进一步与H +结合生成了㊃OH,而有机物污染物被Ag 2O 的价带上h +氧化分解生成CO 2和H 2O㊂2.2㊀II 型异质结载流子转移机理模型II 型异质结是一种能级交错带隙型结构,如图2(b)所示,其中半导体A 的CB 电位较负,在可见光照射下,e -从CB 上转移到半导体B 的CB 上,h +从半导体B 的VB 转移到半导体A 的VB 上,从而使e -/h +对得以分离㊂以Ag 3PO 4@g-C 3N 4为例[62],由于g-C 3N 4的CB 的电势较Ag 3PO 4低,光生e -从g-C 3N 4迁移到Ag 3PO 4的CB 上,而Ag 3PO 4的CB 电势较g-C 3N 4高,h +从Ag 3PO 4的VB 迁移到g-C 3N 4的VB 上,从而实现e -/h +对的分离,g-C 3N 4表面的h +可直接氧化降解MB,而Ag 3PO 4表面积聚的电子又会被氧捕获,产生H 2O 2,并进一步分解成㊃OH,从而加快MB 的降解㊂上述I 型和II 型结构CB 的氧化能力和VB 还原能力低于单一组分,造成复合半导体的氧化还原能力降低[63]㊂2.3㊀Z 型异质结载流子转移机理模型构建Z 型异质结光光催化剂使得e -和h +沿着特有的方向迁移,有效解决复合催化剂氧化还原能力降低问题[64]㊂Z 型异质结催化剂e -/h +对的迁移方向如图2(c)所示,e -从半导体B 的电势较高的CB 转移到半导体A 的电势较低的VB 进行复合,从而实现半导体A 的e -和半导体B 的h +发生分离㊂h +在半导体B 表面氧化性能更强,在半导体A 上e -具有较高还原特性,两者共同作用使环境污染物得以顺利降解㊂为了更好地解释Z 型异质结h +和e -迁移机理,以Ag 3VO 4/g-C 3N 4复合光催化剂为例[48],复合光催化剂经可见光激发后,Ag 3VO 4和g-C 3N 4都发生了e -跃迁,在Ag 3VO 4的CB 上e -与g-C 3N 4的VB 上h +进行复合时,e -对Ag 3VO 4的腐蚀作用被削弱,同时,也实现了g-C 3N 4的CB 上e -和Ag 3PO 4的价带上h +发生分离,g-C 3N 4的CB 上e -具有较强的还原性,将Hg 2+还原成Hg 0,而Ag 3PO 4的VB 上h +具有较强的氧化性,可将HOOH氧化生成CO 2和H 2O㊂图2㊀电子-空穴对转移机理示意图Fig.2㊀Schematic diagrams of electron-hole pairs transfer mechanism 3㊀结语和展望g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂因其较强的可见光响应和优异的光催化性能,在环境污染物的降解方面具有广阔的发展空间㊂近年来,国内外研究人员在理论研究㊁制备方法和光催化性能等多个领域取得了重要进展,为光催化理论的发展奠定了坚实的基础㊂然而,g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂在实际应用中还面临诸多问题,如制备工艺复杂㊁光腐蚀㊁光催化剂回收利用困难㊁光催化降解污染物的反应机理尚不明确等,第10期柏林洋等:g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3761㊀现有的光催化降解模型仍有较大的分歧,亟待深入研究㊂为了获得性能优良的g-C3N4/Ag基复合光催化剂,实现产业化应用,应进行以下几方面的研究:1)在g-C3N4/Ag基二元光催化剂的基础上,构建多元复合光催化剂,是进一步提升光生载流子分离效率的有效㊁可靠手段,也是当今和今后光催化剂的研究重点㊂2)对g-C3N4/Ag基二元光催化剂体系中e-/h+对的转移㊁分离和复合等过程进行系统研究,并阐明其光催化反应机制㊂3)针对当前合成的g-C3N4材料多为体相,存在着颗粒大㊁比表面积小㊁活性位少等缺陷,应通过对g-C3N4材料的形状㊁形貌及尺寸的调控,来实现Ag 基材料在g-C3N4材料表面的均匀分布,降低e-/h+对的重组概率,从而大幅度提高复合光催化剂的性能㊂4)Ag基材料的光腐蚀是导致光催化活性和稳定性下降的重要因素,探索一种更为有效的光腐蚀抑制机制,是将其推广应用的关键㊂5)当前合成的g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂多为粉末状,存在着易团聚㊁难回收等问题,从而限制了其循环利用㊂因此,需要开展g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂回收和再利用的研究,这将有利于社会效益和经济效益的提高㊂参考文献[1]㊀LIN Z S,DONG C C,MU W,et al.Degradation of Rhodamine B in the photocatalytic reactor containing TiO2nanotube arrays coupled withnanobubbles[J].Advanced Sensor and Energy Materials,2023,2(2):100054.[2]㊀DIAO Z H,JIN J C,ZOU M Y,et al.Simultaneous degradation of amoxicillin and norfloxacin by TiO2@nZVI composites coupling withpersulfate:synergistic effect,products and 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银基催化剂的制备及性能研究

银基催化剂的制备及性能研究银基催化剂是一种重要的催化剂，因其卓越的催化性能被广泛地应用于有机合成、环保化学、医药等领域。

银基催化剂的制备方法与性能研究是化学领域的热点课题之一。

本文将介绍银基催化剂的制备及性能研究的现状、问题及解决方案。

一、银基催化剂的制备方法银基催化剂的制备方法有很多种，其中一种主要方法是负载法。

负载法制备的银基催化剂具有较高的催化性能和稳定性，其制备过程简单、易于控制。

而这种催化剂的活性物质是银颗粒，负载载体是其支撑物。

注：负载：催化剂上的活性物质通常被载于一种固体材料，如白琉璃、二氧化硅等材料上，这种被嵌在载体中的活性物质就称为负载。

二、银基催化剂的性能研究银基催化剂的性能研究主要包括催化活性、选择性、稳定性等方面。

这些性能参数的研究对于催化体系的设计、优化及催化剂的工业应用非常重要。

1.催化活性银基催化剂的催化活性是评估其催化性能的重要指标，常用反应是银催化的加氢反应。

对银基催化剂的加氢活性进行研究，发现催化剂的活性高度依赖于银微观结构和粒径，催化活性与银颗粒的尺寸成反比例关系，即颗粒越小，催化活性越高。

同时，催化活性还与氢气分压、反应温度、催化剂的载体性质以及银颗粒表面的修饰等因素有关。

2.选择性银基催化剂的选择性研究是评估催化体系的重要指标。

银基催化剂常用于有机合成中的选择氧化反应。

对银基催化剂进行选择性研究，发现催化剂的选择性与银颗粒的形貌、电荷密度以及配合物等因素有关。

选择性还受到反应物种类和反应条件等因素的影响。

3.稳定性银基催化剂的稳定性是研究其性能指标的重要参数之一。

银基催化剂在催化反应过程中往往会出现脱落、聚集和物理性质变化等问题。

因此，提高银基催化剂的稳定性是制备的重点之一。

一般通过改变载体的性质、修饰银颗粒表面、特殊加工以及催化剂的再生等方式提高银基催化剂的稳定性。

三、银基催化剂存在的问题及解决方案1.银微观结构和颗粒尺寸对其催化活性的影响不清银颗粒的尺寸、晶体结构和表面形貌是催化性质的主要决定因素，但其影响机理还不明确。

银引导下阳光催化剂的性能改进研究

银引导下阳光催化剂的性能改进研究随着环境污染日益严重，寻找清洁能源和有效的环境治理手段成为当今社会的重要任务之一。

光催化技术作为一种能够利用可见光催化反应，实现废水处理、空气净化和能源转化的有效方法，受到了广泛关注。

然而，目前常用的光催化材料对可见光的利用率较低，限制了其应用范围。

因此，研究人员不断探索新的光催化材料以提高其性能和应用效果。

银引导下阳光催化剂是近年来备受关注的新型光催化材料之一。

相比于传统光催化材料，银引导下阳光催化剂具有更高的光催化活性和稳定性，能够更有效地利用可见光。

因此，银引导下阳光催化剂的性能改进研究成为当前研究的热点之一。

首先，研究人员通过改变银引导下阳光催化剂的成分和结构，以提高其吸收可见光的能力。

目前常用的改进方法包括掺杂银、制备银纳米颗粒、改变光催化剂的表面结构等。

掺杂银能够增加光催化剂的光吸收范围，提高其对可见光的利用效率；同时，制备银纳米颗粒能够增大催化剂的比表面积，增强其光催化活性；此外，改变光催化剂的表面结构也能提高其光催化性能。

通过这些方法，研究人员已经成功提高了银引导下阳光催化剂对可见光的吸收能力。

其次，研究人员通过调控银引导下阳光催化剂的能带结构，以提高其光催化活性。

能带结构对催化剂的光吸收性能和电子传输性能具有重要影响。

通过控制催化剂的能带结构，可以调整其光吸收范围和电子传输速率。

目前，研究人员采用多种方法实现了对银引导下阳光催化剂能带结构的调控，如控制合成条件、改变原料比例、调节热处理条件等。

通过这些方法，研究人员已经成功改变了银引导下阳光催化剂的能带结构，提高了其光催化活性。

此外，研究人员还通过改进银引导下阳光催化剂的载体材料，进一步提高其光催化活性。

载体材料能够影响催化剂的分散度、稳定性和光催化活性。

因此，通过选择合适的载体材料，可以提高银引导下阳光催化剂的光催化性能。

目前，研究人员开展了大量的实验和理论研究，寻找适合的载体材料，并优化其合成方法。

银基微纳米半导体光催化应用研究进展

ｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ
ＷＡＮＧＹｕｅ
（ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＮｏｒｍａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００６５，Ｃｈｉｎａ）
ｃｒｏ／ｎａｎｏｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．ＩｔｉｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔＡｇ — ｂａｓｅｄｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｈａｖｅ
ｂａｎｄｇａｐａｓｗｅｌ１．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｇ — ｂａｓｅｄｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ
ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｈａｚａｒｄｏｕｓｏｒｇａｎｉｃｓｕｂｓｔａｎｃｅｓｏｒｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓｏｆｗａｔｅｒｔｏｙｉｅｌｄｈｙｄｒｏｇｅｎｏｒｏｘｙ — ｇｅｎ），ａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｏｎｓｉｍｐｌｅＡｇ — ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，Ａｇ — ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ａｇ — ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｍｕｌｔｉ — ｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓ，ａｎｄＡｇ — ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓ

《2024年银基固溶体异质结的结构基础与光生载流子行为及性能研究》范文

《银基固溶体异质结的结构基础与光生载流子行为及性能研究》篇一摘要：本文旨在研究银基固溶体异质结的结构基础，探讨其光生载流子行为及性能。

通过文献调研、理论计算和实验分析相结合的方法，深入探讨了银基固溶体异质结的晶体结构、能带结构以及光生载流子的产生、传输和分离等过程。

研究结果表明，银基固溶体异质结具有良好的光学性能和电学性能，在光催化、光伏等应用领域具有广阔的应用前景。

一、引言随着科技的发展，固溶体异质结因其独特的物理和化学性质在材料科学中受到广泛关注。

银基固溶体异质结作为其中的一种，具有优异的电子结构和光物理性能，使其在光催化、光电转换等领域展现出巨大的应用潜力。

本文将从其结构基础出发，研究其光生载流子行为及性能。

二、银基固溶体异质结的结构基础银基固溶体异质结的晶体结构对其性能具有重要影响。

本文通过X射线衍射、电子显微镜等手段，对银基固溶体异质结的晶体结构进行了详细研究。

研究发现，该结构具有规整的晶格排列和良好的结晶度，这为后续的光生载流子行为及性能研究提供了良好的基础。

三、光生载流子行为研究光生载流子行为是银基固溶体异质结性能的关键因素之一。

本文通过理论计算和实验分析相结合的方法，研究了银基固溶体异质结在光照条件下的光生载流子产生、传输和分离等过程。

研究发现，该结构具有优异的光吸收能力和光生载流子分离效率，这为其在光催化、光伏等领域的应用提供了有力的支持。

四、性能研究基于上述研究，本文进一步探讨了银基固溶体异质结的电学性能、光学性能及其他相关性能。

实验结果表明，该结构具有良好的电导率、光学透射率和较高的光电转换效率，这些性能使其在光催化、光电转换等领域具有广阔的应用前景。

五、应用前景银基固溶体异质结因其独特的结构和优异的性能，在光催化、光伏等领域具有广阔的应用前景。

例如，在光催化领域，可以利用其优异的光生载流子分离效率和良好的光吸收能力，实现高效的光催化反应；在光伏领域，可以利用其高光电转换效率，提高太阳能电池的效率。

《2024年钒酸银基光催化材料制备与性能研究》范文

《钒酸银基光催化材料制备与性能研究》篇一一、引言随着环境问题的日益严重和能源需求的持续增长，光催化技术作为一种绿色、高效的能源转换和环境污染治理技术，受到了广泛关注。

钒酸银基光催化材料因其良好的光吸收性能、较高的光催化活性以及稳定性而备受瞩目。

本文将重点探讨钒酸银基光催化材料的制备方法、性能及影响因素，为光催化材料的研究和应用提供参考。

二、钒酸银基光催化材料的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的制备钒酸银基光催化材料的方法。

该方法通过将钒源和银源溶解在适当的溶剂中，形成均匀的溶液，然后通过凝胶化过程使溶液转化为凝胶，最后经过热处理得到钒酸银基光催化材料。

2. 水热法水热法是一种在高温高压下，通过水溶液中的化学反应制备钒酸银基光催化材料的方法。

该方法具有操作简单、成本低廉等优点。

3. 沉积法沉积法是一种将钒酸银沉积在载体上的方法，通过控制沉积条件可以得到具有不同形貌和性能的钒酸银基光催化材料。

三、钒酸银基光催化材料的性能研究1. 光吸收性能钒酸银基光催化材料具有优异的光吸收性能，能够吸收可见光和紫外光，从而实现光催化反应。

其光吸收性能受制备方法、晶体结构、元素掺杂等因素的影响。

2. 光催化活性钒酸银基光催化材料具有较高的光催化活性，能够有效地降解有机污染物、分解水制氢等。

其光催化活性受制备条件、表面性质、电子结构等因素的影响。

3. 稳定性钒酸银基光催化材料具有良好的稳定性，能够在光照条件下长时间保持其性能。

然而，在实际应用中，钒酸银基光催化材料的稳定性仍需进一步提高。

四、影响钒酸银基光催化材料性能的因素1. 制备方法不同的制备方法会影响钒酸银基光催化材料的晶体结构、形貌和表面性质，从而影响其性能。

2. 元素掺杂元素掺杂可以改变钒酸银基光催化材料的电子结构和表面性质，提高其光吸收性能和光催化活性。

3. 晶体结构钒酸银基光催化材料的晶体结构对其性能具有重要影响。

不同的晶体结构会导致不同的能带结构、光学性质和电子传输性能。

银基催化材料在有机合成中的应用

银基催化材料在有机合成中的应用近年来，银基催化材料在有机合成中的应用越来越受到化学界的关注。

银离子与特定的络合剂、配体组合可以形成高效的银基催化剂。

这些催化剂被广泛应用于芳香烃官能团化、烷基化、缩合反应等有机合成中。

本文将从催化剂的组成、反应机理、催化剂的应用以及未来的展望等方面进行简单的介绍。

催化剂的组成：银基催化剂的组成通常是银离子与一个或多个有机配体或络合剂组成的复合体。

银离子是催化剂的活性中心，而有机配体或络合剂则除了作为瞬时化学反应中的过渡态外，还起到控制其反应机理和选择性的作用。

根据银离子的不同，银基催化剂可分为阳离子型与中性型两类，配体也因此而有所不同。

阳离子型银基催化剂通常采用有氧配体，如AgOTf等；而中性型银基催化剂常采用PPh，Pcy（P-cyclohexylphenyl）、Ph（Phen）等的配体。

反应机理：在有机合成反应中，银基催化剂的活性部位为坐标键不饱和的银离子，其作用机理主要是通过自由基中间体或碳阴离子中间体来引发反应。

例如，芳香烃化合物的催化烷基化反应中，银离子与配体共同作用，引发烷基化反应。

当银离子与芳香烃或活泼的亲核试剂作用时，Ag-X键键解，生成自由基中间体，进而与烷基卤素异化成亚碳中间体，最终生成目标产物。

在银基催化剂的烷基化反应中，酸性释放也是关键的作用所在。

银基催化剂作为酸性催化剂可以促进烷基化反应，并在反应中生产碳酸根离子。

催化剂的应用：银基催化剂已经被应用于各种有机合成反应，如芳香烃官能团化、烷基化、缩合反应等。

其中，芳香烃官能团化反应是银基催化剂的重要应用之一。

在芳香烃官能团化反应中，银基催化剂对化合物的氢键化作出了重要贡献。

比如，在芳烃酮的合成中，银基催化剂会促进制备过渡态，引发“化合点圆”反应，同时还能提高反应选择性，使产物纯度显著提高。

在缩合反应中，银基催化剂也是不可或缺的催化剂之一。

比如，银与化学片状化合物（graphene oxide）集团化成银离子，在亚甲基间的缩合反应中，被证明是有效的催化剂之一。

银基光催化剂

银基光催化剂
银基光催化剂是一种高效的光催化材料，具有在可见光下表现出良好光催化活性的优点。

银基光催化剂因其强大的光吸收能力和出色的量子效率而备受关注。

它们在环境和能源领域显示出巨大的应用潜力，尤其是在光催化分解水制氢、有机污染物的降解以及抗菌等方面。

然而，银基光催化剂也存在一些挑战和局限性：
1. 光腐蚀问题：银基半导体光催化剂在反应过程中可能会发生光腐蚀，这会导致光催化活性下降，影响其稳定性和使用寿命。

2. 成本问题：由于银的价格较高，单一银基半导体光催化剂的高使用成本也是限制其广泛应用的一个因素。

3. 结构和性能优化：为了提高银基光催化剂的性能，研究人员采取了多种策略，包括缺陷调节、暴露面控制、表面等离子体激元共振（SPR）效应利用、异质结构造、分层的多孔结构设计等方法来增强材料的光催化活性。

综上所述，尽管银基光催化剂面临一些挑战，但通过不断的研究和材料设计，它们的性能正在得到改善，未来在环境净化和能源转换领域有着广阔的应用前景。

银基微纳米半导体光催化应用研究进展

银基微纳米半导体光催化应用研究进展王跃【摘要】A review is provided of the research progress about the application of Ag-based micro/nano semiconductors. It is pointed out that Ag-based micro/nano semiconductors have good photocatalytic performance under visible light irradiation (showing good ability in photo-decomposition of hazardous organic substances or photolysis of water to yield hydrogen or oxygen) , and current research mainly focus on simpleAg-containing compounds, Ag-containing heterostructures, Ag-containing multi-metal oxides, and Ag-containing solid solutions. Besides, the factors governing the photocatalytic performance of the above mentioned Ag-based semiconductors are elucidated in relation to photocatalytic principle and methods for modulating bandgap as well.%综述了银基微纳米半导体光催化应用研究进展.指出银基微纳米半导体在可见光辐照下表现出良好的光催化性能(光催化降解有机物或光解水制氢制氧),目前的研究主要集中在简单的含银化合物、含银的异质结构、含银的多金属氧化物和含银的固溶体这几类；并从光催化原理和能隙调节手段人手阐述了决定其光催化性能的因素.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2013(024)001【总页数】6页(P92-96,103)【关键词】Ag基微纳米半导体;光催化;应用;研究进展【作者】王跃【作者单位】重庆第二师范学院,重庆400065【正文语种】中文【中图分类】TB332自从20世纪70年代，全球所面临的环境污染和能源短缺危机越来越凸显. 为了人类社会的可持续发展，开发环境友好的污染消除技术和开发能制备清洁能源的技术已成为一项全世界亟待解决的任务. 在目前众多的绿色地球和可再生能源项目中，半导体光催化技术因其能方便地利用世界各地都大量存在的太阳光和人造的室内灯光，已经成为最有发展前景的技术之一 [1]. 光催化是一种环境相当友好的技术，借助于太阳光，光催化剂可以在大气的氛围中彻底降解有机污染物，能够光催化分解水生成清洁的氢能源，甚至还能把二氧化碳转化成碳氢燃料[2-3].从物质类别上看，光催化剂通常都是一些固态的半导体材料，它们都有着共同的特性，如：能吸收紫外和(或)可见光，在化学和生物上都是惰性且光稳定，而且一般比较便宜又无毒性[4]. 在最近的三十年中，各种各样的半导体材料经由各种方法被制备出来，包括经过修饰的二氧化钛[5-6]，多金属氧化物[7-8]，硫化物[9-10]，氮氧化合物[11-12]和异质结构[13-14]，同时它们新颖和独特的光催化性能也得到了广泛的研究. 在这些光催化剂中，锐钛矿型的二氧化钛(TiO2)由于其特殊的结构(光催化性能稳定、对有机物降解普适性强且有良好的电荷载流子处理性质)，是目前研究最为透彻的一种[4]. 遗憾的是，由于TiO2的能隙高达3.2 eV，它只能吸收400 nm 以下的紫外光，而紫外光只占太阳光总能量的 4%(相对地，占太阳光总能量43% 的可见光部分却得不到利用)，这一缺陷限制了TiO2的实际应用. 因此，寻找能在可见光下有高催化活性的新颖半导体材料是必要的[15-16]. 本文作者着重介绍一类能在可见光下有良好催化性能的半导体材料——银基微纳米半导体材料. 文章从光催化原理和能隙调节手段入手，着重探讨了目前研究较多的4类，即简单的含银化合物、含银的异质结构、含银的多金属氧化物和含银的固溶体. 最后，文章对整个银基微纳米半导体的研究状况进行了总结.1 半导体光催化的工作机理和能隙调控手段[1]如图1所示，半导体光催化的进程通常包含三个步骤：第一步，在光照的条件下，电子从价带(VB)跃迁至导带(CB)；第二步，受激的电子和空穴迁移至催化剂表面；第三步，迁移至表面的电子和空穴分别与电子受体(A)和电子给体(D)反应. 在第二步中，大部分的电子-空穴对会重新复合，并以光或热的形式把吸入的能量散发出去. 为了抑制电子-空穴的复合，通常会在母体半导体的表面负载诸如Pt、Pd等共催化剂. 这种异质结构能使两者之间形成一个内部电场，从而促进电子-空穴对的分离，并加速载流子的迁移. 因此，与母体半导体相比，共催化剂能拥有更优秀的电导率、更低的过电势和更高的催化活性.为了能更加充分地利用太阳能，除了寻找本身吸收带位于可见光范围内的新颖材料外，对半导体材料进行能带结构调控进而使之对可见光有较高的响应也是一种非常可取的办法. 为了使半导体的能隙变窄，通常有三种策略(如图2所示)：(I)调节价带；(II)调节导带；(III)同时调节价带和导带.图1 半导体光催化进程的基本机理示意图Fig.1 Schematic illustration of basic mechanism of a semiconductor photocatalytic process图2 三种使半导体光催化剂能隙变窄的策略Fig.2 Three strategies to narrow the bandgap of semiconductor photo catalysts2 银基微纳米半导体材料近些年，由于Ag+ 拥有d10的电子结构(d10或d0电子结构比较有利于提升材料的光催化性能)，基于Ag的微纳米半导体材料在光催化制氢和光催化降解有机污染物方面获得了广泛的关注. 科技工作者们利用上述三种策略，制备了各种各样能在可见光下有较高响应的银基微纳米半导体材料，下面详细论述.2.1 简单的含银化合物此类化合物以Ag2O和Ag3PO4 为代表. 其中，Ag2O的优秀光催化性能是近期才得到确认的. 在WANG等[17]的工作以前，尽管Ag2O 拥有窄的能隙(～1.2 eV)，能够很好吸收可见光，但科技工作者们普遍认为Ag2O光敏特性强，在光催化时易分解成单质Ag而导致光催化性能不稳定. 因此，此前Ag2O很少用作主流的光催化材料. 有趣的是，在WANG等报道的工作中，情况并非如此. 通过对甲基橙(MO)光催化降解的实验得知，即使在5个循环后，尺寸仅为200 nm的Ag2O 纳米颗粒仍能在160 min内降解大约 90%的甲基橙，仅仅比首次降解的93%低了3个百分点. 不仅如此，XRD与XPS都表明，循环5次后的Ag2O样品没有发生明显的组分变化，足见其良好的光催化稳定性. 之所以与主流观点有这么大的差异，是因为Ag2O在光催化降解有机物时，位于催化剂表面的Ag2O部分分解为单质Ag，并形成了稳定的Ag/Ag2O结构. 新生成的Ag覆盖在Ag2O外层，从而形成异质结构，不仅有利于电子-空穴对的有效分离，还增大了载流子的迁移速度；此外，包裹在外层的单质Ag阻碍了内层Ag2O的进一步分解，从而确保光催化的稳定性.与Ag2O类似，Ag3PO4也是近期才被报道具有超好的光催化分解水和光催化降解有机污染物的性能. 根据YE课题组[18]在《自然·材料》杂志中的报道，以Na2HPO4 (或Na3PO4) 与 AgNO3 为起始原料，采用简单的液相沉淀法制备的尺寸小于1 μm 的金黄色Ag3PO4，尽管只是不规则的颗粒，然因其拥有合适的能隙(2.36～2.43 eV)，在可见光照射下的光催化活性很高，其表观量子产率(Apparent quantum yields，AQY)接近90%. 当用波长大于420 nm的可见光照射分散有Ag3PO4纳米颗粒的AgNO3溶液时，其O2的生成速率高达636μmol/h，分别是另外两种优秀光催化剂BiVO4 (246 μmol/h)和 WO3 (72μmol/h)的2.58倍和8.83倍. 此外，对于降解有机物，Ag3PO4也表现抢眼. 在420 nm的可见光照射下，Ag3PO4可以在4 min内把亚甲基蓝完全降解，而同样条件下采用TiO2-xNx或 BiVO4 作为催化剂，则至少需要90 min才能实现完全降解. Ag3PO4之所以有这么好的光催化活性，很大程度上得益于它独特的电子能带结构. 通过密度泛函理论 (DFT) 计算得知，由于P原子的参与，Ag3PO4价带和导带的态密度都很弥散，非常有利于受激电子和空穴的转移，从而有效地抑制了电子-空穴对的复合，故而拥有高的光催化活性. 而没有P原子的Ag2O，尽管能隙更低(～1.2 eV)，其光催化活性却不如Ag3PO4.除了能带结构，形貌对Ag3PO4的光催化活性也有很大的影响. 例如，对于甲基橙，球形的Ag3PO4需要大约28 min才能降解完全，立方块的Ag3PO4则需要14 min，而呈十二面体的Ag3PO4仅需要4 min；类似地，对于罗丹明B，完全降解的时间分别为球形14 min、立方块8 min和十二面体3 min. 之所以会有这样的差异，是因为不同形貌所具有的表面能不同. 此处，十二面体Ag3PO4所暴露的表面是(110)晶面，其能量为1.31 J/m2，而立方块所暴露的是(100)晶面，其能量值为1.12 J/m2，所以(110)晶面的反应活性比(100)晶面高，也即是十二面体Ag3PO4的反应活性比立方块Ag3PO4的高[19]. 当然，Ag3PO4作为光催化剂也有其自身的不足之处，如：①Ag/Ag3PO4的电极电势低于 H+ 的还原电势，在光解水的过程中并不能获得氢气；② Ag3PO4在水中微溶，其光稳定性不是很好. 这些是我们今后需要对其进一步改进的地方.2.2 含银的异质结构Ag3PO4在水中微溶的性质导致其光稳定性不好. 鉴于此，BI等[20]采用简易的溶液法，通过在新制备的Ag3PO4十二面体纳米颗粒中添加NaX (X = Cl、Br、I)溶液，获得了AgX/Ag3PO4核-壳结构. 这种核-壳结构，不仅能保持Ag3PO4母体十二面体的形貌，还能使光催化剂的能隙适当减小，进而提高可见光响应的范围. 另一方面，核-壳异质结构的形成，会促进光生电子-空穴对的转移和有效分离，从而降低了电子-空穴对的重新复合；更为重要的是，由于卤化银(AgX)在水中的溶解度远远低于Ag3PO4，因此，覆盖在Ag3PO4外围的AgX阻止了内部Ag3PO4的进一步溶解，也即是克服了Ag3PO4在水中微溶的缺陷，如此必定会提高Ag3PO4的光催化稳定性.如图3所示，相比纯的Ag3PO4，AgX/Ag3PO4核-壳结构在光催化降解甲基橙(MO)时，其降解效果要明显好很多. 即使是效果最差的AgCl/Ag3PO4，也只需30 min就能完全降解MO；而效果最好的AgBr/Ag3PO4核-壳结构，其降解速率大概是纯Ag3PO4的14倍(AgBr/Ag3PO4仅需4 min，而纯Ag3PO4需要55min). 不仅如此，在光催化降解MO后，AgX/Ag3PO4的十二面体形貌和整个晶体结构没有发生明显的改变，而纯Ag3PO4则不仅十二面体形貌被严重破坏，其中还有部分Ag3PO4被还原成单质银. 由此可知，AgX/Ag3PO4的稳定性的确要优于纯的Ag3PO4. 这与最初的理论分析相吻合.2.3 含银的多金属氧化物(Ag-M-O)目前，Ag-M-O类半导体光催化材料种类较多，如：AgAlO2[21]、AgGaO2[22] 、AgInO3[22]、AgSbO3[23]、AgNbO3[24]、Ag2GeO3[25] 、Ag2CrO4[26]等. 这些多金属氧化物，实际上是通过提升价带使能隙变窄的. 总的来说，能有效提升价带的方法通常有三种，即掺杂3d-过渡元素，掺杂d10或d10s2构型的离子，以及掺杂非金属元素. 上述多金属氧化物正是掺杂d10或d10s2构型的离子这一方法的典型例证. 在这些多金属氧化物中，d10或d10s2构型的离子能够诱导有电子占据的d或s态进入价带(VB). 这些d/s态与O2p态杂化，引起价带的顶部向上移动，从而使能隙变窄.图3 在室温可见光(λ > 420 nm)照下不同光催化剂对甲基橙(MO)的降解效果Fig.3 Degradation of MO with different photocatalysts under visible light irradiation (λ > 420 nm) at room temperature理论计算表明，AgMO2 (M =Al、Ga、In) 的能带呈间接带隙，其导带主要由Ag 的5s，5p和M的s, p态构成，而价带则是都含有Ag 4d 和 O2p 态. 由于AgMO2 (M =Al、Ga、In)的价带最高值非常相近，而当M从Al变为Ga时，M 的s, p态的贡献值使导带的最底端变得越来越负. 因此，它们的能隙随着M的变化逐渐减小，即Eg(α-AgAlO2) > Eg(α-AgGaO2) > Eg(α-AgInO2)，这与实测值(2.95 eV > 2.38 eV > 1.90 eV)的趋势是完全一致的. 另一方面，这类多金属氧化物在可见光下的光催化活性也很强，如：α-AgGaO2 对气相异丙醇(IPA)的降解活性可达到19.1 μg/(h·m2)；AgSbO3对乙醛的光催化降解速率大约是纯TiO2的8倍；Ag2GeO3在氙灯的照射下，能光催化降解各种有机染料，如亚甲基蓝、罗丹明B、酸性品红和橙黄II，且在25 min后的降解率高达90 %以上；Ag2CrO4则能在光照下彻底矿化有机苯和甲基橙.图4 β-AgAl1-xGaxO2 样品的能带、颜色和光催化降解异丙醇时的丙酮生产速率Fig.4 Evolution rates of acetone, band gaps, and colors of the β-AgAl1-xGaxO2 samples2.4 含银固溶体一般而言，固溶体类的光催化剂是通过连续改变价带或导带，或同时连续改变两者来实现窄化能隙的目的的. 以β-AgAl1-xGaxO2[27]为例，当x的值从0逐渐增大至1时，固溶体的能隙也相应地从2.83 eV降至2.19 eV(见图4)，样品的颜色则从灰色逐渐变为了橘黄色，可见固溶体样品对可见光的响应也逐渐增强. 由图4可知，相比纯的AgAlO2和AgGaO2，AgAl1-xGaxO2的价带并无明显变化，均是由Ag4d 和 O2p 态组成，而导带的底部却随着x的增大而逐渐降低. 这是因为随着x的增大，导带中的Al3s3p 逐渐被 Ga4s4p取代，使得AgAl1-xGaxO2导带的最底端持续往下移动，所以能隙变得越来越窄.此外，从图4还可知，在可见光照射下(λ = 425 ± 12 nm)，β-AgAl0.6Ga0.4O2 (即x = 0.4) 催化降解异丙醇的表观量子效率最大(AQE)，达到37.3%. 如此高的AQE，使得β-AgAl0.6Ga0.4O2光催化降解异丙醇的活性分别是纯β-AgAlO2和纯β-AgGaO2的35倍和63倍，足见这一策略的可行性和优越性. 类似的，固溶体Ag1-xNaxNbO3[28]和(AgNbO3)1-x(SrTiO3)x[29] 等同样表现出强劲的光催化性能. 其中，(AgNbO3)1-x(SrTiO3)x除了能有效降解气态异丙醇外，还能光催化分解水以制备氧气，是一种很有潜在应用价值的功能材料.结论与展望：银基微纳米半导体材料因具有合适的能隙，其在可见光照射下会受激发产生光生电子-空穴对而具有较高的光催化性能. 目前，对银基微纳米半导体材料的研究主要集中在简单的含银化合物、含银的异质结构、含银的多金属氧化物和含银的固溶体这几类. 实验表明，尽管这些材料存在形貌与尺寸上不易调控的不足，但它们在可见光下都具有良好的光催化性能. 尤其是Ag3PO4，其表观量子产率高达90%，能在可见光下有效地分解水来制备氧气，具有很好的潜在应用价值.其实，光催化剂的性能除了取决于自身的能隙外，还受形貌和比表面积等因素的影响. 因此，如何有效调控半导体能隙使之能充分吸收可见光，如何提高比表面积以及如何操控样品使其裸露高表面能的晶面，既是目前面临的挑战，也为今后进一步制备新颖光催化材料提供了思路. 为此，我们可以从能带工程、纳米技术、现代材料表征方法、先进的理论计算与模拟等各方面进行深入系统的研究. 特别是要充分利用好纳米技术，这样不但能急剧提高光催化剂的比表面积，还能诱发光催化剂拥有某些常规块材不具备的特性.参考文献：[1] TONG Hua, OUYANG Shu Xin, BI Ying Pu, et al. 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银系环境净化光催化材料的材料设计的开题报告

银系环境净化光催化材料的材料设计的开题报告一、选题背景环境问题是当前全球面临的一个重要问题，其中空气污染是最受人关注的问题之一。

光催化技术作为一种新型环境治理技术，已逐渐得到广泛的应用。

银系环境净化光催化材料作为一种新型光催化材料，具有优异的性能，在环境净化方面具有广泛的应用前景。

然而，当前银系环境净化光催化材料的设计和制备存在一些问题，如光催化活性不高、稳定性差等，这些问题制约了其应用的发展。

二、研究目的本文旨在通过设计新型银系环境净化光催化材料，提高其光催化活性和稳定性，在环境净化方面具有更广泛的应用前景。

三、研究方法与思路1. 研究银系光催化材料的基本性质和性能，分析其在环境净化方面的优缺点，为材料设计提供基础和方向。

2. 制备不同形貌和结构的银系环境净化光催化材料。

采用溶胶-凝胶法、水热法等方法制备银系光催化材料。

通过探究不同制备工艺对材料结构和性能的影响，寻找最优制备工艺。

3. 优化制备工艺，选择最优制备工艺制备高活性、高稳定性的银系环境净化光催化材料。

4. 测试银系环境净化光催化材料的光催化性能。

使用紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱技术、荧光光谱技术、X射线衍射（XRD）技术、拉曼光谱技术等手段，研究材料的物理化学性质。

通过典型有机物降解实验和微生物消毒实验等方法，测定材料的光催化活性和稳定性。

四、研究意义1. 提高银系环境净化光催化材料的光催化活性和稳定性，为其在环境净化领域的应用提供更好的技术支持。

2. 为其他光催化材料的设计和制备提供借鉴和参考。

3. 对太阳能的高效利用以及节能减排具有重要意义，具有重要的社会意义和经济意义。

五、预期成果通过本次研究，预计能够制备出高活性、高稳定性的银系环境净化光催化材料，并探究其物理化学性质和光催化机理。

最终，将能够为其在环境净化领域的应用提供更好的技术支持，促进我国环保事业的发展。

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14近些年来，随着可持续发展战略的推行，我国的科学技术水平也飞速提升，在国民生活质量得到全面改善的同时，环境不断恶化、资源大大短缺等问题也日益严峻。

导致环境恶化的污染物主要为工业生产中排放的废渣、废气、废水等物质，它们成分大都比较复杂，基本为不同类型的有机物，若直接处理难度非常大。

在实际生产过程中，如果对污染物的深度处理操作不能在短时间内完成，则必定会导致该企业的运营成本提高。

如今，水资源的污染是世界各国普遍存在且急需解决的重大问题之一。

许多对人体和动植物有毒害作用的污染物质很难被土壤、水体等环境自我降解去除，同时，它们在水资源和土壤等环境中存在范围很广、时间很长，对人类健康存在很大的威胁。

对于这些难降解的有毒有害污物若继续沿用传统的物理、化学、生物等工艺进行处理已收效甚微，因此，为了提高污水处理效率及循环利用率，开展经济而有效的水体中难降解有机污染物控制技术的研究课题迫在眉睫。

1 光催化降解技术光催化降解技术被认为是当前在处理工业污水、环境污物等方面最有效且最具有应用前景的一种技术。

光催化降解技术与传统的降解方法不同之处在于它主要是利用太阳全光或其中的可见光来降解空气和水体中的有机污物，其降解过程绿色环保，不易产生二次污染，同时操作过程简单易懂、成本较低，因此，该处理方法被认为是在处理废水方面最有研究价值的技术之一。

2 传统光催化材料目前应用最广泛的光催化剂是TiO 2纳米材料，其具有优秀的光稳定性和光催化活性。

但TiO 2纳米材料只能受太阳光光谱中含量仅为4 %的紫外光照射，才能表现出其优异的催化活性，这严重阻碍了TiO 2纳米材料在光催化方面的实际应用[1]。

因此，为了拓宽纳米材料在光催化领域的应用范围，有必要合成一些能充分利用太阳光光谱中含量为43%的可见光的新型纳米光催化剂，如WO 3，CdS，Bi 2O 3，Cu 2O 等，它们均可利用太阳光处理环境中难以去除的有机污物。

在大量的新型纳米光催化剂中，银基纳米复合材料展现出许多优异的特性，特别是在对太阳光中的可见光吸收方面，绝大部分银基纳米复合物都具有较宽的可见光的吸收范围。

所以，近些年银基纳米化合物已成为可见光催化领域中的重要研究材料。

3 银基纳米光催化材料银基催化剂，如AgSbO 3、AgVO 3、Ag 3PO 4、AgX （X=Br，I）、Ag 2CO 3、Ag 2O、AgNbO 3、AgMO 2（M=Al，Ga，In等）[2]、等均具有很强的可见光光催化活性。

它们的光催化降解能力远远高于传统的可见光光催化剂，如P25，N-TiO 2等，有些甚至达到它们的20倍左右。

早在2003年，叶金花教授就致力于研究AgInW 2O 8纳米化合物对有机污物的光催化降解作用[3]。

在此后的近十年时间里，其课题组对AgIn 5S 8、AgMO 2（M=Al，Ga，In 等）、Ag 2ZnGeO 4、Ag 2O、β-AgAl1-xGaxO 2等一系列含银纳米材料进行了广泛而深入地研究。

上述的银基多金属氧化物的价带顶均由O2p和Ag4d的电子轨道杂化形成，而导带底均由其它的金属离子和Ag5s的最外层s电子轨道或d电子轨道杂化形成，它们的带隙较窄，能够很好地吸收太阳中的可见光部分。

除此之外，上述的银基多金属氧化物的空穴氧化能力很强，且价带电势位置较正，所以它们可受太阳光中的可见光的激发，高效地降解有机污染物，且其效果远远超过传统的TiO 2纳米光催化剂。

到了2010年，该课题组还发表了磷酸银纳米光催化剂在可见光照射下光解水分子产生氧，同时能高效地降解RhB等有机污物，其中磷酸银纳米材料的量子效率超过90%[4]。

同时，其他外国学者们也对AgSbO 3、AgGaO 2等一系列银基纳米复合物的可见光光催化性能进行了广而深地研究。

在中国，国家生态环境研究中心的胡春课题组正长期研究含银纳米复合材料在可见光照射下的光催化性能。

他们的研究说明了AgVO 3、AgX （X=Br，I）等银基纳米复合材料均具有很强的可见光光催化降解性能。

南京大学的邹志刚教授课题组也对银基光催化材料的研究进展陈颖广州工程技术职业学院广东广州 510075摘要：纳米半导体材料光催化技术在处理环境污染方面具有潜在的应用研究价值，是当今环保领域的重要研究热点。

银基光催化纳米材料由于其在可见光催化降解环境污物中的突出表现已逐步发展成为当今催化领域的重要课题之一。

关键词：光催化技术银基纳米Research Progress of Silver-based Photocatalytic Materials Chen Ying Guangzhou Vocational College of Engineering and Technology ，Guangzhou 510075Abstract：Semiconductor photocatalytic technology has potential application value in environmental treatment，and it is an important and hot research topic in the environmental protection field. Ag-based catalytic materials have wide application prospects in photoelectricity and catalysis etc due to their excellent photocatalytic activity，promising high photo-response performance.Keywords：photocatalytic activity；Ag-based；Nano（下转第13页）13罐。

对于构成一级及二级重大危险源的剧毒性液体、气体（独立配备SIS系统）的储罐宜采用此种方式。

液态烃储罐应采用该设置方式。

优点：无需增加额外的操作阀门，节省投资，对于罐区改造增加紧急切断阀安装位置紧张的情况最适合；缺点：由于紧急切断阀的关闭动作较普通阀门要快，关闭时间短，因此容易在阀前管道内产生水击[5]。

当罐前管道采用软管柔性连接时，可能会对软管造成损坏。

（2）罐前操作阀设置为紧急切断阀。

罐前操作阀设置为紧急切断阀的布置形式如图2所示。

该方式适用于罐前操作阀门比较少的储罐。

对于构成一级及二级重大危险源的剧毒性液体、气体（独立配备SIS系统）的储罐不推荐采用此种方式，而液态烃储罐则不能采用此种方式。

图2 紧急切断阀为罐前操作阀优点：该方式避免了水击对软管的冲击，管道安全性较高；缺点：当入口管线较多时，每根管道操作阀都要设置为紧急切断阀，控制复杂，经济性差。

（3）罐根阀和操作阀之间的总管上设置紧急切断阀。

该布置形式如图3所示。

该方式适用范围较广，除液态烃储罐以外的其他储罐都可采用此种方式。

优点：该方式最符合目前标准的要求，罐根阀是单设的，操作阀和紧急切断阀是分开的，功能清晰；缺点：阀门较多，罐前管道长，经济性差。

对于罐区改造增加紧急切断阀安装位置紧张情况不适用。

图3 紧急切断阀为罐前操作阀3 结束语正确设置储罐紧急切断阀，是保障储罐运行安全的关键。

设计应根据具体情况，选择合适的紧急切断阀及合理的安装位置。

设计人员还要熟悉、掌握国家法规政策、标准规范对储罐紧急切断阀的设置要求，防止设计出现遗漏，造成安全隐患。

基于紧急切断阀的高可靠性，使其成为了石油化工行业运行系统广泛运用的安全设备。

但由于紧急切断阀几乎在整个生产周期都不动作，有可能出现阀门密封部位粘结或执行机构排放口堵塞等问题，这样就会造成紧急切断阀在事故发生时的失效，从而产生严重的后果[6]。

这就要求现场操作人员要定期对紧急切断阀进行保养、检查，同时要充分熟悉其工作原理和操作步骤，以确保石油化工系统作业的安全运行。

为了进一步保证紧急切断阀运行的可靠性，西方发达国家已经研发出阀门互联锁、紧急切断阀测试器和新型阀门回讯器[7]等装置。

这一点是值得我们学习和借鉴的。

同时，这些新的装置也有需要改进的地方，应该结合现场的实际情况，积极学习国外先进技术，研发并改进形成一套适合国内生产情况的新型装置。

参考文献 [1]吴建东. 紧急切断阀应用研究[J]. 科技与企业，2013（9）：369.[2]王辉，董维强.油化工新型紧急切断阀探讨[J].石化技术，2016，23（11）：29.Ag 2V 4O 11、AgMO 2（M=Al，Ga，In 等）[5]等可见光光催化剂进行了细致而深入地研究。

国内的其他一些学者们对AgNbO 3、Ag 2CO 3、Ag 2O等含银纳米催化材料也做了大量的研究工作，结果发现AgNbO 3、Ag 2CO 3、Ag 2O 等催化剂在可见光照射下均能迅速降解水中的有机污物，他们的可见光光催化活性约为普通N-TiO 2纳米材料或商业使用的P25光催化剂的数十倍。

由此，含银纳米催化材料可充分利用太阳中占比较大的可见光，且是目前光催化剂中催化活性最高的一类新型的光催化剂。

银基纳米光催化材料因具有极强的光响应性、光利用率和优秀的可见光光催化活性等特性在催化及光电等领域具有广阔的应用前景。

由此，研究者们对银基纳米光催化材料的制备方法、使用性能以及实际应用等各方面的探究已慢慢发展成为当今催化方向的一项重大课题。

参考文献[1] Malato S，Fernandez-Ibanez P，Maldonado M I，et al. Decontamination and disinfection of water by solar photocatalysis ：Recent overview and trends[J]. Catal. Today，2009，147（1）：1-59.[2] Pera-Titus M，Garcia-Molina V，Banos M A，et al. Degradation of chlorophenols by means of advanced oxidation processes ：a general review[J]. Appl. Catal. B-Environ.，2004，47（4）：219-256.[3] Tang J W，Zou Z G，Ye J H. Photophysical and photocatalytic properties of AgInW2O8[J]. J. Phys. Chem. B，2003，107（51）：14265-14269.[4] Y i Z G ，Y e J H ，K i k u g a w a N ，e t a l. A n orthophosphate semiconductor with photooxidation properties under visible-light irradiation[J]. Nat. Mater.，2010，9（7）：559-564.[5] Shi H F，Li Z S，Kou J H，et al. Facile synthesis of single-crystalline Ag2V4O11 nanotube material as a novel visible-light-sensitive photocatalyst[J]. J. Phys. Chem. C，2011，115（1）：145-151.（上接第14页）。