1。2 银系可见光催化材料
1972年Honda和 Fujishima首次发现放入水中的氧化钛单晶在光线照射下,水被分解成氧和氢,这标志着光催化研究的开始[4]。过去三十年,利用光催化剂来制备清洁氢能源和降解环境中日益增多的有机污染物成为了研究热点。Fank和Bard用TiO2光催化降解水中的氰化物以及Carey等在紫外条件下用TiO2光降解多氯联苯,这为光催化的迅速发展起到了很大的推动作用。目前,光催化己经发展成为了一门新兴的交叉学科[4]。
光催化技术是利用光能分解有机污染物,杀灭细菌,还原重金属离子以及消除异味[5,6]。与传统技术相较,光催化技术具有两个显著的特征:第一,光催化技术是一种低温深度的反应技术,室温条件下,就能实现将空气、水和土壤中的有机污染物完全氧化降解成二氧化碳和水[7];第二,光催化技术能通过以太阳光作光源来活化光催化剂和驱动光催化氧化反应[8]。人们较早从事研究的可见光催化剂有如CdSe, CdS, WO3,Fe2O3等,这些催化剂在可见光照射下具有一定的光催化活性,但有着不稳定或催化活性过低等问题[9,10]。Zou等[11]在可见光照射分解水产生H2和O2方面做了大量工作,处在国际领先水平,并且成功开发NiOx/ln0。9Ni0。1TaO4等一系列可见光催化剂。此后,又出现了许多新型可见光催化材料的相关报道,如: Ag3VO4[12], AgNbO3[13], K3PW12O40[14], AglnW2O8[15]。论文网
在新型可见光催化剂当中,银系可见光催化剂具有较高的可见光响应能力,因此越来越受到科学工作者的关注。研究发现,Ag元素的4d轨道能与2p轨道杂化,使得催化剂价带降低,减小了禁带宽度,进而提升催化剂的可见光响应能力。所以Ag系光催化剂是潜在的很有前途的可见光催化材料。
银系可见光催化材料,包括了含银的非金属化合物、含银的多金属氧化物以及其它银系复合材料。该种材料由于在可见光或阳光辐照下具有很好的氧化还原能力,成为了光催化材料研究领域的又一热点。含银系列可见光催化剂的数量比较多,从化合物元素种类的构成大致可分为三种元素构成及多种元素构成两类 。三元素构成的银系催化剂主要是以Ag和O作为固定组成的元素,此外还有一些三元素构成的银系催化剂三元素间比例不一或者元素种类多变;多元素构成的银系催化剂其中组成元素种类比较多,一般都在四种或四种以上,银系催化剂一般是采用固相法和离子交换法合成[14]。近十年来,科学工作者研究发现的银系列可见光催化材料有AgTaO3、AgNbO3、Ag3VO4、Ag2V4Oll、AgSbO3、Ag2Mo2O7、Ag2W2O7、Ag2Mo4O13、Ag3PO4、AgAlO2、Ag2Cr04、Ag2Mo2O7、AgInZn7S9、AgLi1/3Ti2/3O2、AgLi1/3Zn2/3O2、Ag[Li1/3Ru2/3]O2、Ag2ZnGeO4、AgGa2In3S8、Ag2Mo4O13、(CuAg)0。25In0。5ZnS2、(AgNbO3 )0。6(NaNbO3)0。4 AgLi1/3Zn2/3O2等[16]。在这当中,关于Ag3PO4的报道较多。叶金花等发现了Ag3PO4 在自然光照射下可以光解水产氧气[17],之后越来越多的科学工作者开始研究Ag3PO4光催化剂。在可见光照射下,Ag3PO4对于有机染料的催化分解表现出了非常高的光催化效率[18]。然而Ag3PO4虽然可见光催化效率高,但其价格高,导致实际应用中成本增高。另外,一些银系光催化剂不够稳定的缺点制约它们在社会生产中的应用[19-22],开发复合型的银系光催化剂,从而减少纯的银系光催化材料的使用、增强材料稳定性、提高材料可循环使用的性能,是一个值得探索和开拓的方向。
1。3 凹凸棒石
在废水处理的过程中,黏土是天然低廉的吸附剂和催化剂载体。膨润土具有层状结构,已成功的用于染料废水处理时磷酸银的载体。凹凸棒石(ATP,也称坡缕石)是一种水合硅酸铝镁金属矿物,其具有特殊的板条状或纤维状形态。由于其特殊的结构和大量特性,天然的ATP广泛用作吸附剂、粘合剂、催化剂及催化剂载体。ATP具有很大的表面积,这些表面区域都有很好的活性和化学吸附性能。Liu等[23]采用共沉淀技术制备了ATP/Fe3O4复合材料,发现材料的磁性增强了。Zhang等[24]采用原位溶胶凝胶法获得了ATP/SnO2-TiO2复合材料,并研究了这种材料在紫外光照射下光催化去除甲基橙的能力。在本实验中,由于凹凸棒石所具有的比表面积大、 表面活性强、物理化学性质稳定等一系列优点,从而可以作为光催化剂的载体[25-29]。