含釩三元氧化物納米晶體的制備、表征及應(yīng)用.pdf

1、釩基化合物作為一類多功能性材料,在光、電、磁、熱、力等領(lǐng)域呈現(xiàn)出獨(dú)特的性質(zhì)和潛在的應(yīng)用前景;而且,我國釩儲(chǔ)量占全球釩儲(chǔ)量的19％,居世界第三。所以,充分開發(fā)利用釩資源,對(duì)釩基化合物的合成方法探索及性能研究引起了研究學(xué)者的高度重視。本論文主要采用水/溶劑熱方法合成釩基氧化物納米材料及其摻雜納米材料(Zn3-3xM3xV2o7(OH)2(H2O)2,Zn3-3xM3xV2O8,BiVO4),通過改變實(shí)驗(yàn)條件對(duì)產(chǎn)物形貌、尺寸和組分等進(jìn)行有效控

2、制合成,并探索產(chǎn)物在鋰離子二次電池、光催化降解污染物方面的應(yīng)用。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1.以氧化鋅和五氧化二釩為原料,以CTAB為表面活性劑,通過水熱法合成了片狀和片花狀的Zn3V2O7(OH)2(H2O)2。利用XRD、SEM、TEM等手段對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了表征,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Zn3V2O7(OH)2(H2O)2是由主晶面為(0001)面的納米片組成。初步研究了各形貌Zn3V2O7(OH)2(H2O)2顆粒的電化學(xué)性

3、能和光催化性能,結(jié)果表明片花狀Zn3V2O7(OH)2(H2O)2表現(xiàn)出優(yōu)良的光催化性能及電化學(xué)性能。與其它形貌樣品相比,片花狀Zn3V2O7(OH)2(H2O)2由于具有相對(duì)較大的比表面積,在100 min時(shí)的降解效率達(dá)91％;在0.02～3.0 V的電位區(qū)間,0.2A/g電流密度下的室溫恒流充放電循環(huán)測(cè)試中,具有3D分級(jí)結(jié)構(gòu)片花狀形貌的Zn3V2O7(OH)2(H2O)2首圈比容量為882.1 mAh/g,循環(huán)100圈后仍保持667

4、.2 mAh/g的比容量,表現(xiàn)出優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　 2.通過簡單的水熱法合成了過渡金屬離子摻雜焦釩酸鋅/釩酸鋅,通過XRD、SEM、BET等技術(shù)對(duì)其進(jìn)行表征,并對(duì)XRD圖的譜峰進(jìn)行擬合計(jì)算。首次對(duì)得到的幾種不同摻雜樣品的光催化性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)試和比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:經(jīng)450℃煅燒得到的0.1 at.％Cu摻雜Zn3V2O8納米顆粒對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)的可見光催化降解效果最好;而在鋰離子二次電池的測(cè)試中,5.0 at.

5、％Fe摻雜Zn3V2O7(OH)2(H2O)2的電化學(xué)性能最優(yōu)。
　　 3.在水熱、溶劑熱或沉淀法條件下,合成了不同形貌的m-BiVO4。通過pH的調(diào)節(jié),有效調(diào)控了類梭狀m-BiVO4的尺寸。具有不同形貌的顆粒在可見光范圍內(nèi)都具有一定的光催化活性,與分級(jí)結(jié)構(gòu)的梭狀m-BiVO4顆粒相比,主要以{001)面裸露的m-BiVO4納米片對(duì)MB的光催化降解效率最高,光照20 min內(nèi)對(duì)MB的降解效率可達(dá)83.1％,原因是因?yàn)閧001}面