羰基合成与选择氧化国家重点实验室（OSSO）知识库

    Ag₃PO₄是近几年来光催化研究领域新兴的一种可见光响应的半导体光催化材料，光催化降解有机污染物和光催化分解水产氧的能力非常强，并且其光量子效率能达到90%，比目前报道的其它金属氧化物如WO₃和BiWO₄高很多，但是由于Ag₃PO₄催化剂自身的微溶性及光腐蚀效应导致其光催化活性和稳定性能受到极大的影响。为了使其活性和稳定性得到进一步增强，本论文以合成具有新微观形貌的Ag₃PO₄光催化材料作为目标，对光催化剂的形貌特征、晶体结构、光吸收性能等进行了一系列的表征，借此优化实验条件，实现不同微观形貌催化剂的控制合成，最后将制备得到的Ag₃PO₄催化剂应用于降解有机污染物和光催化分解水，并探讨其光催化作用机理。主要取得了以下几个方面的研究成果：

    1. 将静电纺丝技术与离子交换法相结合制备得到了一维核壳结构的Ag₃PO₄/PAN（聚丙烯腈）复合纳米纤维，研究了不同实验条件和制备方法对其微观形貌的影响。由于催化剂的比表面积大，在可见光照射下具有比纯相的Ag₃PO₄纳米颗粒更高的光催化活性。并且静电纺丝技术结合离子交换的方法具有通用性，可以用来制备其他Ag系核壳结构的一维复合纳米纤维。

    2. 以Ag₂WO₄微米棒作为Ag⁺源和生长模板，采用阴离子交换的方法合成出了一维空心多孔结构的Ag₃PO₄微米棒状材料。探讨了Na₂HPO₄溶液的浓度对Ag₃PO₄微观形貌的影响，提出了Ag₃PO₄微米棒的生成机理。由于Ag₃PO₄中空多孔微米棒具有比较大的表面积，其降解速率比Ag₃PO₄立方体和Ag₃PO₄球状颗粒高出10-20倍，此外，该光催化材料还具有优异的稳定性能。

    3. 以Ba₃(PO₄)₂微米片作为PO₄^3-源和生长模板，采用阳离子交换的方法合成出了Ba掺杂的Ag₃PO₄中空微米片。研究了该催化剂的微观形貌生长过程，并对其进行了可见光催化降解RhB和MO染料的实验研究。发现Ba掺杂的Ag₃PO₄中空微米片具有优异的光催化性能和对MO的选择性降解，实验证明Ba掺杂有利于提高Ag₃PO₄降解MO的能力。

    4. 通过室温沉淀法合成出了Ag₃PO₄立方体、暴露不同比例晶面的十八面体和菱形十二面体，研究了电子和空穴在不同晶面之间的迁移过程。可见光催化产氧结果证明Ag₃PO₄十八面体的产氧活性相对于Ag₃PO₄立方体和Ag₃PO₄菱形十二面体有了大幅度提高，这是由于Ag₃PO₄十八面体结构有利于电子和空穴的分离。对于Ag₃PO₄十八面体来说，当其暴露50%{110}晶面时，产氧活性最高。

    5. 利用H₂O₂的强氧化性能将被腐蚀成单质Ag的催化剂进行氧化，使之恢复为初始Ag₃PO₄的组成及光催化性能。此外，比较了Ag₃PO₄样品在水溶液和不同浓度Na₂HPO₄溶液中的光催化性能，发现在Na₂HPO₄溶液中Ag₃PO₄的活性比在水溶液中有了大幅度提高，这是由于在Na₂HPO₄溶液的光催化反应体系中，Ag₃PO₄的溶解得到抑制，同时也使被腐蚀掉的Ag₃PO₄恢复更新。