CN109632797A - 一种表征催化剂辐射吸收特性的方法 - Google Patents

一种表征催化剂辐射吸收特性的方法 Download PDF

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李佳玉
郭洁文
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Abstract

本发明属于微纳米结构介质辐射吸收分布表征领域，具体涉及一种表征催化剂辐射吸收特性的方法。具体步骤如下：(1)根据测试样品的催化特性，选择催化降解溶液，辐照光源，确定催化降解时间；(2)将装有催化剂的催化降解溶液放置在光催化装置的样品台上，辐照光源设置在样品台的正上方；(3)通过测试催化降解溶液对辐照光源的吸光度，得到催化剂的催化效率；(4)通过催化剂的催化效率和辐射吸收特性之间的关系，得到催化剂辐射吸收特性。本发明利用等离子光催化复合结构中催化剂的催化效率大小与其辐射吸收本领强弱的对应关系，表征微纳米复合结构参数对催化剂局域辐射吸收本领的影响规律。

Description

一种表征催化剂辐射吸收特性的方法
技术领域
本发明属于微纳米结构介质辐射吸收分布表征领域，具体涉及一种表征催化剂辐射吸收特性的方法。
背景技术
当入射的光子频率和金属表面的等离子体振荡的频率相同时，产生等离子共振效应，会使金属表面的电磁场增强，对入射光产生很强的吸收作用。纳米金属颗粒的等离子效应可以影响纳米颗粒临近的催化剂的辐射吸收特性。
常用的光谱测试装置，例如紫光-可见分光光度计，能够测试整个样品的辐射吸收特性，随着微纳米技术的发展，通过调控微纳米结构参数获得合理的辐射吸收分布，使得该类型介质满足太阳能高效利用或高效光催化剂等领域的要求。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种表征催化剂辐射吸收特性的方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种表征催化剂辐射吸收特性的方法，基于等离子光催化复合结构中催化剂的催化效率大小与其辐射吸收本领强弱的对应关系，表征复合结构参数对催化剂局域辐射吸收本领的影响规律；所述方法采用光催化装置，具体步骤如下：
(1)根据测试样品的催化特性，选择催化降解溶液，辐照光源，确定催化降解时间；
(2)将装有催化剂的催化降解溶液放置在光催化装置的样品台上，辐照光源设置在样品台的正上方；
(3)通过测试催化降解溶液对辐照光源的吸光度，得到催化剂的催化效率；
(4)通过催化剂的催化效率和辐射吸收特性之间的关系，得到催化剂辐射吸收特性。
所述等离子光催化复合结构为Ag-TiO2，具体结构为从上到下的TiO2层、Al2O3层、Ag/Al2O3复合层和基底；所述的复合结构参数为金属Ag表面与TiO2的催化剂的间距。
通过设置Al2O3层的溅射时间调控TiO2层和Ag/Al2O3复合层之间Al2O3层的厚度，从而实现Ag-TiO2间距的控制。
所述的复合结构参数为Ag在Al2O3中的体积分数。
所述Ag在Al2O3中的体积分数，通过控制Ag和Al2O3靶材的溅射功率实现。
所述催化降解溶液为亚甲基蓝溶液，辐照光源为带镇流器的250W的高压汞灯，通过亚甲基蓝溶液对666nm入射光的吸光度来确定，来表征上层TiO2的辐射吸收能量大小。
所述光催化装置包括不锈钢箱体，不锈钢箱体顶部设有散热孔，不锈钢箱体中设置样品台，辐照光源设置在样品台正上方。
所述不锈钢箱体的高度为400-600mm，不锈钢箱体的横截面为正方形，边长为200-300mm，辐照光源距离样品台(4)的距离为150-200mm。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
本发明提出一种经济、有效的实验表征方案，即利用等离子光催化复合结构中催化剂的催化效率大小与其辐射吸收本领强弱的对应关系，表征微纳米复合结构参数对催化剂局域辐射吸收本领的影响规律。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1本申请光催化装置主视图。
图2本申请光催化装置俯视图。
图3本申请实施例1实验样品截面示意图。
1-箱体，2-辐照光源，3-散热孔，4-样品台，5-TiO2层，6-Al2O3层，7-Ag颗粒， 8-Ag/Al2O3复合层，9-基底。
具体实施方式
本发明属于微纳米结构介质辐射吸收分布表征领域，具体涉及等离子光催化复合结构中催化剂局域辐射吸收分布。该表征方案利用光催化剂的催化效率与其吸收辐射能之间的关系，通过催化剂催化效率表征微纳米结构参数对催化剂的局域辐射吸收能力的影响规律，从实验的角度分析微纳米结构介质中局域辐射吸收特性。本发明方案对微纳米复合结构介质有特定的要求，比较不同微纳米结构介质中催化剂的局域辐射吸收本领，需确保其它影响催化剂催化效率的因素不会产生额外的影响；此外，本发明需搭建一个光催化测试装置，根据测试对象的催化特性，选择合适的催化降解溶液和辐照光源，光催化效率可以用一定时间内对一定量一定浓度的催化降解溶液的降解率来进行表征。
利用等离子光催化复合结构中催化剂的催化效率大小与其辐射吸收本领强弱的对应关系，表征微纳米复合结构参数对催化剂的局域辐射吸收本领的影响规律。
分析等离子光催化复合介质的光催化特性，确保每次测试表征过程中，其它影响催化剂催化效率的因素不会产生额外的影响。
根据测试样品的催化特性，选择合适的催化降解溶液和辐照光源，选定合理的光催化降解时间，从而比较不同微纳米复合结构参数对催化剂的局域辐射吸收本领的影响规律。
本发明基于等离子光催化复合结构中催化剂的催化效率大小与其辐射吸收本领强弱的对应关系，表征微纳米结构参数对催化剂局域辐射吸收本领的影响规律。一方面要求在每次测试表征过程中，其它影响催化剂催化效率的因素不会产生额外的影响，因此要求预先分析影响测试样品催化特性的影响因素，明确实验中需要研究的某一个对催化剂辐射吸收本领产生影响的微纳米结构参数，在实验中确保研究的微纳米结构参数以外的因素不会产生额外的影响；另一方面根据测试样品的催化特性，选择合适的催化降解溶液和辐照光源，选定合理的光催化降解时间，从而比较不同微纳米复合结构参数对样品中催化剂局域辐射吸收本领的影响规律。光催化具体装置如图1所示，光源室为定制不锈钢箱体，顶部带散热孔，光源采用垂直向下的辐照方式，光源和样品的距离在250mm 附近，根据具体情况可作调整。
实施例一
本方案已用于表征微纳米尺寸的金属Ag表面与TiO2的催化剂的间距对TiO2的局域辐射吸收本领的影响规律，实验样品截面示意图如图3，通过共溅射的方式来实现 Ag/Al2O3层的制备，其中Ag颗粒7以纳米颗粒的形式弥散分布于Al2O3层6中，上层为TiO2层5，通过设置Al2O3层6的溅射时间调控TiO2层5和Ag/Al2O3复合层8之间 Al2O3层6的厚度，从而实现Ag-TiO2间距的控制。
通过图1中的装置实现复合膜对亚甲基蓝的降解，其中亚甲基蓝的降解率可以通过亚甲基蓝溶液对666nm入射光的吸光度来确定，来表征上层TiO2的辐射吸收能量大小，使用的光源为250W的高压汞灯，带镇流器，主要辐照波长为365nm，光源室为定制不锈钢箱体，顶部带散热孔，光源采用垂直向下的辐照方式。
实施例二
本实施例其他操作同实施例一，不同之处在于：通过控制Ag和Al2O3靶材的溅射功率在一定程度上实现Ag在Al2O3中的体积分数，比较分析产生等离子共振吸收增强的微纳米Ag的体积份额对上层TiO2的辐射吸收能量的影响。

Claims (8)

1.一种表征催化剂辐射吸收特性的方法，其特征在于，基于等离子光催化复合结构中催化剂的催化效率大小与其辐射吸收本领强弱的对应关系，表征复合结构参数对催化剂局域辐射吸收本领的影响规律；所述方法采用光催化装置，具体步骤如下：
(1)根据测试样品的催化特性，选择催化降解溶液，辐照光源，确定催化降解时间；
(2)将装有催化剂的催化降解溶液放置在光催化装置的样品台(4)上，辐照光源(2)设置在样品台(4)的正上方；
(3)通过测试催化降解溶液对辐照光源的吸光度，得到催化剂的催化效率；
(4)通过催化剂的催化效率和辐射吸收特性之间的关系，得到催化剂辐射吸收特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子光催化复合结构为Ag-TiO2，具体结构为从上到下的TiO2层(5)、Al2O3层(6)、Ag/Al2O3复合层(8)和基底(9)；所述的复合结构参数为金属Ag表面与TiO2的催化剂的间距。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过设置Al2O3层的溅射时间调控TiO2层和Ag/Al2O3复合层之间Al2O3层的厚度，从而实现Ag-TiO2间距的控制。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的复合结构参数为Ag在Al2O3中的体积分数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述Ag在Al2O3中的体积分数，通过控制Ag和Al2O3靶材的溅射功率实现。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述催化降解溶液为亚甲基蓝溶液，辐照光源为带镇流器的250W的高压汞灯，通过亚甲基蓝溶液对666nm入射光的吸光度来确定，来表征上层TiO2的辐射吸收能量大小。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光催化装置包括不锈钢箱体(1)，不锈钢箱体顶部设有散热孔(3)，不锈钢箱体(1)中设置样品台(4)，辐照光源(2)设置在样品台正上方。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述不锈钢箱体(1)的高度为400-600mm，不锈钢箱体(1)的横截面为正方形，边长为200-300mm，辐照光源(2)距离样品台(4)的距离为150-200mm。
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CN109012653A (zh) * 2018-08-30 2018-12-18 南通纺织丝绸产业技术研究院 一种铋酸锂-氧化铋光催化材料及其制备方法

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