鈮鉭系復合氧化物的水熱合成及其光催化性能研究.pdf

1、近年來，利用太陽能半導體光催化技術進行降解環(huán)境污染物和分解水制氫受到越來越多的關注，有望從根本上解決能源短缺和環(huán)境污染帶來的問題。由于具有獨特的能帶及電子結構，鈮鉭系復合氧化物在光催化降解有機污染物和光解水制氫方面表現(xiàn)出非常優(yōu)異的催化性能，因而具有較大的研究價值和應用前景。
　　本論文采用水熱法合成了一系列納米鈮酸鹽和鉭酸鹽光催化劑，如K2Nb2O6、K4Nb6O17和Sr2Ta2O7等，并利用XRD、UV-vis、TEM等手段對

2、所制備的催化劑的晶體結構、能帶結構、表面形貌進行了表征，并研究了其光催化降解有機污染物和光解水制氫性能。此外，還通過非金屬摻雜改性、半導體復合等手段提高了樣品的可見光催化活性。
　　采用水熱法合成了Sr2Ta2O7納米片光催化劑。HRTEM結果表明，Sr2Ta2O7納米片擇優(yōu)生長方向為[110]方向，并通過考察不同反應時間下樣品的生長情況，確定納米片的生長機理為溶解-重結晶機理。光催化分解水測試表明，在紫外光照射下，無需負載助催化

3、劑Sr2Ta2O7納米片便可實現(xiàn)純水分解，產(chǎn)氫速率可達1800μmol/h，是塊體Sr2Ta2O7材料催化活性的70倍左右。光催化降解甲基橙測試表明，Sr2Ta2O7納米片光催化劑不僅具有優(yōu)異的光解水制氫性能，還能夠有效的光催化降解有機污染物。在40min內可以將100mL10mg/L的甲基橙溶液完全降解完畢，并表現(xiàn)出較好的循環(huán)穩(wěn)定性能。
　　采用水熱法制備了具有八面體外形的塊體K2Nb2O6材料，并通過對水熱法進行改進，以尿素作

4、為均相沉淀劑，通過兩步水熱法制備了具有多孔結構的K2Nb2O6微米球。SEM和TEM測試結果表明，多孔K2Nb2O6微米球是由大量的超薄納米片交錯堆積而成，其比表面積高達27.8m2/g。光催化實驗結果表明，與塊體K2Nb2O6材料相比，多孔K2Nb2O6微米球表現(xiàn)出更好的光解水制氫和光降解羅丹明 B的催化性能。最后以尿素為氮源，通過簡單的低溫焙燒法制備了非金屬氮摻雜K2Nb2O6光催化劑，拓展了K2Nb2O6材料的可見光響應范圍，提高

5、了其在可見光下催化降解羅丹明B的催化性能。
　　以尿素為均相沉淀劑，通過調節(jié)溶液的堿濃度，利用兩步水熱法制備了具有典型層狀結構的多孔K4Nb6O17微米球。BET測試結果表明，K4Nb6O17微米球具有較大的比表面積，其數(shù)值高達86.6m2/g。光催化實驗結果表明，多孔K4Nb6O17微米球具有非常優(yōu)異的光降解羅丹明B的催化活性，其降解速率是商用P25TiO2的兩倍之多。此外，多孔K4Nb6O17微米球還具有很好的光解水制氫活性，