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摘 要

随着社会的不断发展，我国面临的能源危机以及环境污染等问题越发严重。近几年对半导体光催化复合材料的研究呈一个不断上升的趋势，半导体光催化复合材料可以吸收太阳能，产生光生载流子来达到降解的目的。

本文以Ta₂O₅为原料，通过高温固相反应氮化制备出TaON。同时在反应条件不变的情况下，引入纳米SiO₂来增大催化剂的比表面积。进一步利用水热法制备出TaON/SiO₂/MoS₂复合催化材料，利用X线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）和N₂吸附-脱附分析仪（BET）等测试技术对样品进行表征。结果表明：SiO₂的掺入对于提高TaON/MoS₂复合催化材料的催化性能是有利的，当TaON与SiO₂的比为4:1时（即SiO₂掺量为25%），催化效果最优，但是在此基础上增加或者减少SiO₂的掺量，催化效果反而降低了。

关键词：TaON 可见光 光催化活性 降解

The Synthesis And Characterization Of The Photocatalytic Composite Material MoS₂/TaON

ABSTRACT

With the continuous development of society, Our country facing the increasingly serious energy crisis and environmental pollution problem. In recent years, the study of semiconductor photo catalytic composite material is a rising trend, Semiconductor photo catalytic composite materials can absorb solar energy, produce light raw carrier to achieve the goal of degradation.

Taking Ta₂O₅ as raw material, through high temperature solid instead should nitride TaON is prepared. Under the condition of the reaction conditions unchanged at the same time, the introduction of nano SiO₂ to increase specific surface area of the catalyst. Further the composite catalytic materials TaON/SiO₂/MoS₂ prepared by hydrothermal method, Using X-ray diffraction (XRD),field emission scanning electron microscope (FESEM),ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-Vis) and N₂ adsorption - testing technology such as stripping analyzer (BET),the samples were characterized. The results show that:SiO₂ added to improve the catalytic performance of TaON/MoS₂ composite catalytic materials is good, when the ratio of 4:1 TaON and SiO₂ (SiO₂ content of 25%),and the optimal catalytic effect, but on the basis of increase or reduce the dosage of SiO₂,catalytic effect of reduced instead.

Key words: TaON; Visible light; Photo catalytic activity; degradation

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 太阳能资源

1.1.2 太阳能的利用方式

1.1.3 利用半导体光催化技术降解污染物

1.2 半导体光催化剂的研究发展与作用机理

1.2.1 半导体光催化剂的研究发展

1.2.2 半导体光催化剂的作用机理

1.2.3 具有代表性的半导体光催化剂

1.2.4 半导体光催化剂的应用

1.3 本论文研究内容

1.3.1 光催化剂TaON与掺入纳米SiO₂的TaON/SiO₂光催化剂的制备

1.3.2 光催化剂TaON/SiO₂/MoS₂复合光催化剂的制备

1.3.3 MoS₂、TaON/SiO₂、TaON/SiO₂/MoS₂材料的测试表征与结构研究

1.3.4 TaON/SiO₂/MoS₂复合光催化材料的催化活性测试与研究

第二章 实验部分

2.1 光催化剂TaON与掺入纳米SiO₂的TaON/SiO₂光催化剂的制备

2.1.1 实验试剂及仪器

2.1.2 实验制备条件 6

2.1.3 实验制备流程

2.2 光催化剂TaON/SiO₂/MoS₂复合光催化剂的制备

2.2.1 实验原理

2.2.2 实验试剂及仪器

2.2.3 实验制备流程

2.3 实验产物后期制作

2.3.1 对沉淀物的清洗

2.3.2 真空干燥

2.3.3 研磨

2.4 TaON/SiO₂/MoS₂复合光催化材料的催化活性测试与研究

2.4.1 实验试剂和设备

2.4.2 实验方法和步骤

2.5 实验性能测试

2.5.1 X射线衍射（XRD）测试

2.5.2 场发射电子扫描镜（FESEM）测试

2.5.3 比表面积（BET）测试

2.5.4 紫外分光光度计（UV-Vis）测试

第三章 结果与讨论

3.1 TaON的制备实验

3.1.1 反应时间对TaON制备的影响

3.1.2 反应温度对TaON制备的影响

3.1.3 氨气气体流量对TaON制备的影响

3.1.4 结论

3.2 加入不同比例SiO₂后对制备TaON最后产物的影响

3.3 加入不同比例SiO₂后TaON比表面积的变化

3.4 对MoS₂、TaON/SiO₂、TaON/SiO₂/MoS₂的扫描电镜测试

3.5 对TaON、TaON/MoS₂、TaON/SiO₂/MoS₂的催化性能分析

第四章 结论

参考文献

致谢

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