铁酸盐的制备、硫化及光催化活性研究文献综述

 2022-11-12 04:11

开题报告

一.引言

太阳能作为取之不尽、用之不完的可再生能源,是人类最早使用的清洁能源,如何直接或者间接利用太阳能来解决环境污染和能源危机这两大威胁人类生存的问题,越来越受到国内外学者的关注,现如今已成为当前国际化学、环境、能源和材料等领域的研究前沿和热点[1]。阳光驱动的半导体光催化在过去几年中已经引起了对材料科学的前景的极大关注,因为其在太阳能控制,水分解和环境净化的潜在应用。为了有效地利用太阳能,开发大量,廉价和高效率的光驱动光催化剂已成为光催化领域的热点。近年来,研究发现,基于半导体材料的光催化技术不仅能将其转换为其它的可用能源,如电能以及有机燃料等,还能接利用太阳能修复环境污染。由于环境和能源涉及到多个科学领域,单一功能的材料越来越难以满足实际应用的需要。因此,研究具有多重特殊功能的新型材料,对于推进环境改善、建立可持续发展的能源体系,有着独特而重要的意义。

目前,由于半导体光催化剂具有破坏污染物的能力和广泛的化合物应用性,已经对用于水处理的半导体光催化剂给予了相当大的关注。在各种半导体,由于金属硫化物特殊的光学和电性能,低成本,以及容易获得,已被证明是普遍的环境应用的有希望的光催化剂[2]。然而,光生电荷载流子的快速重组显著影响光催化活性[3]。因此,当务之急是获得新种类的基于硫化物的高活性的光催化剂。

石墨烯氧化物(GO)可被视为具有羟基和羧基官能化的石墨烯,其也呈现优异的光催化活性[4]。许多报道已经证明,GO-金属硫化物复合材料具有高的光催化活性。因此,已经做了许多努力,以获得具有优异的光学或电性质的GO-金属硫化物复合材料。

在这些方法中,异质结光催化剂的构造更有效,因为它可以使光诱导电子转移到偶联半导体并有效地促进光诱导的电子 - 空穴分离,留下更多的电荷载体以预期反应[5]

为了进一步促进二元系统的电荷分离和转移,已经开发了通过组合导电材料,助催化剂和另一种半导体构成三元系统[6]。在这些多组分杂化纳米材料中,诱导了多步电荷转移,这显示导致光催化活性的显著增强。特别地,由于其优异的电子迁移率,石墨烯(GR)或还原的氧化石墨烯(RGO)已经广泛用作促进剂,以提高来自单一或二元半导体的光生电荷载体的转移效率,由此提高光催化活性。

二.金属氧化物(硫化物)/GO的制备方法

铁酸盐的制备方法已有很多,但是要制备出具有特定结构的铁酸盐仍存在很多困难。随着研究的不断深入,铁酸盐的制备手段日趋完善。到目前为止,除传统的高温焙烧法外,又出现了化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、空气氧化法和水热法等。每种方法都有各自的优缺点,下面对几种常见的方法做简单介绍。

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