摘 要

伴随着社会发展的脚步，能源欠缺与环境污染日趋成为人们关心的焦点。光催化技术，作为一种环保高级氧化技术，在环境污染治理范畴和能源转化方面有着普遍的应用前景。最近的有关研究表明，Ag@AgX(X= Cl, Br, I)光催化剂在太阳光或者可见光作用下，对有机污染物的降解表现出了优异的催化性能，并且有较好的稳定性。在可见光驱动的表面等离子体研究中取得了很大进展。

本论文通过离子交换法制备玻璃基表面负载Ag@AgCl膜层材料，采用XRD、电子探针、SEM、超景深显微镜以及紫外-可见光光谱对材料的形貌和性能进行表征。

研究结果表明，玻璃表面存在银单质；不同交换温度下离子交换深度不同，在380-460℃的温度范围内，离子交换深度约为100~200μm；不同交换时间下离子交换深度也不同，在8-14h的时间范围内，离子交换深度约为100~120μm；离子交换深度随着离子交换温度和时间的增加而增加；玻璃表面具有一些颗粒状产物；本文制得的玻璃具有一定的光催化效果。

关键词：离子交换；Ag@AgCl；光催化；玻璃基板

Abstract

With the development of society, human beings focus on the energy shortage and environmental pollution. The photocatalytic technology is green advanced oxidation technology. Ag@AgX (X = Cl, Br, I) based surface plasmonic photocatalysts have currently been demonstrated that could display excellent and stable photocatalytic performance for the photo degradation of organic pollutants under sunlight or visible–light irradiations, and great progresses have been achieved about this kind of new type visible–light–driven surface plasmonic photocatalysts.

In this thesis, we will use ion-exchanged method to prepare Ag@AgCl film on the surface of glass substrate, and the morphology and properties of the materials are characterized by XRD, electron microprobe, SEM, super depth of field microscope and UV - visible spectrum.

Research results show that there are metallic silver on the glass surface. The different temperature leads to different ion exchange depth, and with the reaction temperature ranging from 380 to 460℃, ion exchange depth range from 100 to 200μm. Besides, ion exchange depth is different because of different reaction time, and as the reaction time ranging from 8 to 14h, ion exchange depth range from 100 to 120μm. The ion exchange depth increases with the increasing of ion exchange temperature and time. What’s more, there are many granulated products on the glass surface.The prepared glass shows some photocatalytic performance.

Key words: Ion-exchanged; Ag@AgCl; photocatalytic; glass substrate

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 前言 1

1.1 经典光催化剂TiO₂的研究进展 1

1.1.1 TiO2光催化氧化的原理 1

1.1.2 高活性面的TiO₂光催化剂的研究进展 2

1.2 银/卤化银（Ag@AgX(Cl,Br,I)）表面等离子体光催化剂的研究进展 2

1.2.1 银/卤化银(Ag@AgX)表面等离子体光催化剂的制备 3

1.2.2银/卤化银（Ag@AgX）表面等离子光催化剂的光催化机理 5

1.2.3 银/卤化银（Ag@AgX）表面等离子体光催化剂的光催化活性 5

1.3 本课题的提出及研究内容 7

第2章 玻璃基表面负载Ag@AgCl膜层材料的制备 及其表征 8

2.1 实验原料与设备 8

2.1.1 实验原料 8

2.1.2 实验设备 8

2.2 实验过程 8

2.3 分析方法及表征 10

2.3.1 X射线衍射分析（XRD） 10

2.3.2 电子探针（EPMA） 10

2.3.3 超景深显微镜 11

2.3.4 扫描电子显微镜 11

2.3.5 紫外-可见光吸收光谱 11

第3章 测试结果分析 12

3.1 XRD结果分析 12

3.2 电子探针结果分析 12

3.3 超景深显微结果分析 17

3.4 扫描电子显微镜 18

3.5 紫外-可见光光谱分析 22

第4章 结论与展望 23

4.1结论 23

4.2存在的问题及展望 23

参考文献 24

致 谢 26

第1章 前言

随着社会迅速发展，环境污染问题中处理有机污染物已经成为环境治理的一个难题。有机污染物的毒性很大，成份比较复杂，生物很难降解，难以采用常规方法进行有效治理。光催化技术能耗低、反应快、处理效率高、能够对多种污染物进行降解，是解决环境污染问题的关键技术之一，具有重要的应用前景。近年来，利用光催化技术对空气和水进行净化有着非常大的应用价值。对此，人们进行了一系列的探索研究。

1.1 经典光催化剂TiO₂的研究进展

光催化已成为一个普遍的词，各种产品的光催化功能已被商业化。二氧化钛几乎是目前工业使用的唯一材料。这是因为TiO₂具有最高效的光催化活性，稳定性最高，成本最低，而对人类和环境的安全。在其表面上的紫外线的光照射会发生两种化学反应。一种是吸附物质的光诱导的氧化还原反应，另一种是二氧化钛本身的光诱导亲水性转化。这两者的结合，开启了各种新型二氧化钛的应用。自从1976年Carey^[1]等人报道了联苯和氧化联苯可以进行光催化分解反应，光催化降解有机污染物的报道逐渐增加，这些报道表明在解决有机物水污染方面，多相光催化具有一定的应用价值，主要包括：（1）染料废水；（2）卤代有机化合物；（3）表面活性剂；（4）农药、医药废水；（5）含油废水以及（6）其他有机化合物等。

1.1.1 TiO2光催化氧化的原理

二氧化钛是一种高活性的光催化剂，具有抗菌作用功能，用于空气净化、表面自洁等应用。二氧化钛的光催化活性主要是由于其价光生空穴的氧化能力带。在光催化反应，二氧化钛与吸附分子反应是使用孔氧化的第一步，因此，了解二氧化钛的光催化作用机理是十分重要研究孔转移过程。

由于空穴传输过程是非常快的，用光栅的方法研究瞬态吸收（钽）或瞬态反射的速率，光栅的方法的分辨率是微微秒。然而，由于大量的重组，高载流子密度所产生的从强烈的激光激发在这些测量复杂化电子-空穴的动态，这应该是主要过程。因此，提取的氧化反应动力学是困难的，这些技术没有成功地研究实际在低光子密度条件下发生的光催化反应。因此，二氧化钛光催化反应机理的研究尚未完全理解。