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银基复合半导体光催化材料的合成及其光催化性能研究
银基复合半导体光催化材料的合成及其光催化性能研究
摘要：本文合成了一种银基复合半导体光催化材料，并通过紫外可见光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散X光谱与氮气吸附仪对其结构进行表征，探讨了材料制备条件、银掺杂量等对其光催化性能的影响。结果表明，银基复合半导体材料的光催化活性比单一光催化材料高，其光催化性能主要受银掺杂量、反应体系pH值以及光照时间等多种因素影响。
关键词：银基复合半导体材料；合成；光催化性能；影响因素
一、引言
随着环境污染问题的日益加剧，人们对光催化技术的关注日益提高。光催化技术是指在光照下，利用光生电子和空穴对有机物、无机物等物质进行氧化降解或还原反应的技术。但是，一般的光催化材料对特定波长的光吸收能力比较弱，光催化效果不尽人意。为此，研究人员开始将介质中的不同催化剂、半导体和金属掺杂，通过多种方式改变光催化材料的结构和性能，提高其光催化效果。
近年来，银基复合半导体光催化材料因其优异的催化性能受到越来越多的关注。针对此类材料研究，本文从材料制备出发，分析银掺杂量、反应体系pH值以及光照时间等对银基复合半导体材料的光催化性能的影响，旨在提高银基复合半导体材料的光催化效果。
二、实验方法
1.材料制备
实验中采用溶胶-凝胶法制备银基复合半导体光催化材料。首先将硝酸银加入去离子水中，静置1h后与NaOH混合生成氢氧化银胶体。随后加入TiCl（C4H9O）（CH3）2至溶液中，并加入细小的氟化钇纳米颗粒。强制搅拌溶液，使其变成均一的溶胶。将其倒入容器中，放入恒温器中进行热处理，获得银基复合半导体光催化材料。此外，通过控制溶液中硝酸银的加入量，可以获得不同银掺杂量的银基复合半导体光催化材料。
2.结构表征
通过紫外可见光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散X光谱与氮气吸附仪等仪器对银基复合半导体材料进行结构表征。
3.光催化反应实验
利用紫外光源照射银基复合半导体材料，以亚甲基蓝为模型污染物，研究不同实验条件对反应体系的影响。
三、实验结果及讨论
1.结构表征
通过紫外可见光谱图可以看出，材料的光吸收峰位为400~500nm，说明银掺杂后的TiO2样品在紫外光区域暗化程度较小，吸收效果较为明显。
X射线衍射结果显示，TiO2样品晶体结构完整，且银掺杂后的TiO2晶范围有所减小，明显表现为位点变窄。
SEM图像显示，银掺杂后的TiO2颗粒粗糙度增加，形状变得更加不规则，颗粒的粒径变大。
2.光催化反应实验
通过对不同银掺杂量银基复合半导体材料在相同条件下的光催化性能判断，得出其光催化活性随银掺杂量的增加而增加的结论。同时，在pH值为8左右时，材料的催化效果最佳。此外，银基复合半导体材料在光照时间较长时催化效果有所下降，原因可能与反应产物的向后反应有关。
四、结论
本文综合考虑了材料制备条件、银掺杂量等对银基复合半导体材料的光催化性能的影响，并通过实验验证得到了相应结论。银基复合半导体材料的光催化活性明显高于单一光催化材料，其光催化性能主要受银掺杂量、反应体系pH值以及光照时间等多种因素的影响。在进一步研究中，可以探究更多银掺杂量、pH值和光照时间的组合，以获得更好的光催化效果。