代表性成果
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纳米催化剂制备及在水处理方面的应用

        (1)臭氧在催化剂表面作用机制迄今为止尚未深刻认识,围绕这一难题研究了系列氧化物材料Fe2O3@SBA-15,Al2O3@SBA-15,Fe2O3/Al2O3@SBA-15。系列表征证实Al2O3通过Al3+取代SBA-15表面Si-OH基团的氢,形成Al-O-Si键而高分散负载在SBA-15表面上,而且使Fe2O3在Al2O3@SBA-15上也达到高度分散,同时产生较多的表面路易斯酸位。在SBA-15的表面没有路易斯酸位,臭氧与表面的Si-OH基团通过氢键作用吸附在SBA-15表面上,并以臭氧分子形式存在于表面。不同的是,吸附在Al3+的路易斯酸位上的臭氧主要分解为表面原子氧物种,而在Fe3+的路易斯酸位上的臭氧主要分解为表面的吸附的羟基自由基和超氧自由基。基于不同实验信息,提出了新的催化臭氧化水固界面反应机制。

        (2)窄禁带半导体材料具有宽的太阳能吸收特性,但由于其存在易发生光腐蚀、光催化效率低等缺陷而难以推广应用。针对这一难题,通过将金属与其耦合提高金属与半导体之间电荷的分离能力,增强其光催化活性。利用沉淀法制备了Ag-Ag2O复合半导体,通过对温度的控制使Ag和Ag2O彼此接触形成Ag-Ag2O纳米异质结结构,催化降解2-氯酚活性最高,4 min内可以将10 ppm 2-氯酚完全去除。氮气中预光照后复合材料中储存的电子数对硫堇的还原实验、闪光光解测试以及光电流响应分析证明了纯的Ag2O光生电子和空穴复合率高,难以迁移到表面上。而当其与Ag复合形成Ag-Ag2O纳米异质结结构后,光生电子可以在Ag上存储,显著降低光生电子与空穴的复合速率,延长光生载流子的寿命,从而使其可以更有效的参与反应,这为新型可见光催化剂的研制提供了一种新的思路。

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