Ag-AgBr:高效可见光等离子体光催化剂

有无聚季铵盐存在条件下制备的复合材料透射电镜照片

有无聚季铵盐存在条件下制备的复合材料透射电镜照片

最近,中国科学院长春应用化学研究所孙旭平研究员课题组报道了一步法水热合成亚微米级的银纳米粒子修饰的溴化银胶体球。采用聚季铵盐(PQ11)作为形貌控制剂和还原剂,所制备的复合材料在可见光区具有很强的吸收并且在降解染料过程中表现出很高的催化活性和良好的再循环能力。

在合成过程中,研究人员采用溴化钠和硝酸银作为起始反应物,在130度水热条件下加入季铵盐,反应1.2小时后得到了复合材料。同时考察了起始反应物之间不同摩尔比例对产物形貌及性能的影响。同时阐明了聚季铵盐在制备复合材料过程中的重要性。

所制备的复合材料作为具有可见光响应的光催化剂,在降解染料时表现出了优异的催化活性。该催化剂可在八分钟内将罗丹明B完全降解,并且表现出了令人满意的循环稳定性。在本体系中,其催化性能要远远优于二氧化钛,磷酸银和溴化银等催化剂。

研究人员同时提出了相应的机理:在可见光照射下,由于定域等离子体共振效应在银纳米粒子表面产生了光生-电子空穴对。电子从银纳米粒子传到溴化银的导带,再与溶液中的分子氧反应形成活性氧物种,从而降解有机染料。同时,溴化银表面的空穴可以氧化溴离子生成溴原子,在氧化染料的同时转换成溴离子。所以电子和空穴在复合材料中可以进行有效地分离,提高了催化剂的稳定性。文中也特别强调,溴化银表面的金属银纳米粒子在提高光生-电子空穴对分离过程中起到了至关重要的作用。