A2Nb4O11(A=Na、K)及其復(fù)合催化劑光催化性能研究.pdf

1、近年來，隨著社會(huì)的不斷地發(fā)展，化石能源日益緊缺以及生產(chǎn)生活造成的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，能源危機(jī)和環(huán)境污染成為當(dāng)前急需解決的問題。而光催化技術(shù)因?yàn)榭梢岳锰柲芄饨馑茪浜徒到馕廴疚?，且具有價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)，成為解決當(dāng)前能源危機(jī)和環(huán)境污染的有效方法之一。但是傳統(tǒng)的光催化劑如最常用的光催化材料TiO2由于帶隙較窄，太陽能利用率低，量子化效率低等問題，阻礙了光催化材料的廣泛應(yīng)用。鈮酸鹽因?yàn)槠洫?dú)特的電子結(jié)構(gòu)

2、和能帶結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能，成為近年光催化技術(shù)的熱點(diǎn)。本文研究了鎢青銅型鈮酸鹽化合物A2Nb4O11（A=Na、K)的合成及光催化性能，在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高鈮酸鹽A2Nb4O11的光催化效率，又研究了A2Nb4O11/C3N4復(fù)合催化劑的光降解催化性能。
　　本文先利用Nb2O5和Na2CO3為原料固相合成法合成Na2Nb4O11，然后將制成的Na2Nb4O11與尿素以不同質(zhì)量比混合焙燒，制得一系列Na2Nb4O11

3、/C3N4復(fù)合催化劑。通過X射線粉末衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、紫外一可見漫反射光譜(UV-vis)、傅里葉紅外光譜（FTIR）和熒光光譜（PL）等對(duì)樣品進(jìn)行表征。研究數(shù)據(jù)表明：Na2CO3與Nb2O5的摩爾比為1:2時(shí)混合均勻，在管式爐內(nèi)空氣氛圍下850℃焙燒12h可以得到純度較高的Na2Nb4O11，Na2Nb4O11與尿素混合焙燒后只有C3N4與Na2Nb4O11無其他雜質(zhì)出現(xiàn)。通過在全光譜或者可見光下降解2.5mg/L羅

4、丹明B溶液研究Na2Nb4O11及其復(fù)合催化劑的光催化性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：復(fù)合催化劑Na2Nb4O11/C3N4的光催化性能明顯優(yōu)于單一的Na2Nb4O11的光催化性能，通過對(duì)樣品表征可知復(fù)合催化劑的吸收閾值紅移，光譜響應(yīng)范圍拓寬，同時(shí)電子-空穴的復(fù)合率降低，從而導(dǎo)致了復(fù)合催化劑的光催化性能的提高；且Na2Nb4O11與尿素質(zhì)量比為1:5時(shí)制得的復(fù)合催化劑的催化性能最好。
　　在上述基礎(chǔ)上為了獲得催化效率更好的鎢青銅型鈮酸鹽化合物

5、，本文改變鎢青銅型鈮酸鹽化合物A2Nb4O11中的A元素看是否會(huì)對(duì)A2Nb4O11及其復(fù)合催化劑的結(jié)構(gòu)以及光催化性能有影響。本文將化合物A2Nb4O11中的A元素由Na換成其同族元素K，通過同樣方法分析K2Nb4O11及其復(fù)合催化劑的光催化性能，本文以Nb2O5和K2CO3為原料固相法合成K2Nb4O11，將制成的K2Nb4O11與尿素以不同質(zhì)量比混合焙燒，制得一系列
　　K2Nb4O11/C3N4復(fù)合催化劑，然后對(duì)樣品進(jìn)行表征，

6、分析數(shù)據(jù)，同時(shí)與Na2Nb4O11的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作對(duì)比。研究數(shù)據(jù)表明：K2CO3與Nb2O5摩爾比為1:2混合，同時(shí)K2CO3過量5％左右，在管式爐內(nèi)空氣氛圍下950℃焙燒24h可以得到純度較高的K2Nb4O11， K2Nb4O11與尿素混合焙燒后只有C3N4與K2Nb4O11無其他雜質(zhì)出現(xiàn)。合成K2Nb4O11的條件與Na2Nb4O11相比，不僅焙燒溫度和焙燒時(shí)間增加，而且K2CO3需過量5%左右，這可能與K的沸點(diǎn)低于Na，易揮發(fā)有關(guān)。通

7、過降解羅丹明B溶液研究了K2Nb4O11及其復(fù)合催化劑的光催化性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：K2Nb4O11的帶隙明顯小于Na2Nb4O11，K2Nb4O11表現(xiàn)出的催化性能更強(qiáng)；復(fù)合催化劑K2Nb4O11/C3N4的光催化性能明顯優(yōu)于單一的K2Nb4O11的光催化性能，K2Nb4O11與C3N4復(fù)合后，光譜響應(yīng)范圍拓寬，同時(shí)電子-空穴的復(fù)合率降低，使得復(fù)合催化劑的光催化性能明顯提高，這與復(fù)合催化劑Na2Nb4O11/C3N4的表現(xiàn)類似，但是K2