论文摘要
在过去的二十多年,由于纳米TiO2价格便宜、无毒,具有高效的降解有毒气体和污水的能力,因此得到了广泛的研究。但是由于它的禁带宽度较大（锐钛矿3.2eV,金红石3.0eV）只能被紫外光辐射激发。然而紫外光只占太阳光谱的5%,95%的太阳光对TiO2光催化剂都是无用的,这一点大大地限制了TiO2在治理环境污染中的应用。所以,目前关键的也最具挑战的任务就是通过TiO2修饰获得对可见光敏感的光催化剂,这在光催化领域也是一个世界性的热点问题。本论文中,制备了两种复合光催化剂:具有核/壳/壳纳米结构的AgI/Ag-I2/TiO2复合光催化剂;具有核/壳纳米结构的三维有序的含染料的聚合物（YG）/TiO2复合光催化剂。选择结晶紫和对氯苯酚为目标降解物研究其可见光光催化活性。运用各种现代分析测试手段,如:X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、高倍透射电镜（HRTEM）、Raman光谱、红外光谱、N2吸附及飞秒瞬态荧光光谱等对其进行表征。具体在以下几个方面取得了一定的结果:（1）以AgNO3,LiI-3H2O和Ti（OBu）4为原料通过液相沉淀的方法制备了纳米AgI/TiO2复合光催化剂。该催化剂具有一种新型的核/壳/壳AgI/Ag-I2/TiO2结构,与AgI/P25相比,这一特殊的纳米结构使得AgI的吸收边带发生显著的红移,同时也提高了AgI的吸收强度。光催化性能测试表明:该催化剂具有高效的可见光光催化活性,结晶紫和对氯苯酚的降解效率分别是AgI/P25的4倍和6倍。由于AgI/TiO2复合光催化剂内部AgI,Ag,I2和TiO2之间的协同效应使得在可见光区域有强吸收和低的光生电子-空穴复合率,从而具有高效的可见光光催化活性。（2）通过表面溶胶-凝胶方法制备了具有核/壳结构的三维有序的含染料聚合物（YG）/TiO2复合光催化剂。该复合催化剂中所含敏化染料为异硫氰酸荧光素,在400～500nm的可见光区具有强吸收,且在光照下稳定存在,显示出较好的可见光光催化活性。其可见光光催化作用机理如下:YG球中所含的染料起敏化TiO2的作用,它吸收的可见光光子激发YG产生光生电子和空穴（YG+）,所产生的光生电子在TiO2和YG球的界面处从激发态染料转移到TiO2的导带,并与氧分子作用产生活性氧物种,最终降解结晶紫;而YG+可以和结晶紫反应,从而实现光敏剂的再生。实验结果表明,TiO2-YG降解结晶紫经历两个竞争机制:脱甲基化和共轭结构破坏,在光照的初期,脱甲基化过程占主导地位,接着共轭结构破裂占主导地位。