層狀復(fù)合鈮催化劑的構(gòu)建及其光催化性能研究.pdf

1、層狀復(fù)合半導(dǎo)體催化劑由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征和其在太陽能轉(zhuǎn)化及環(huán)境凈化方面的廣泛應(yīng)用引起了人們?cè)絹碓酱蟮年P(guān)注。該復(fù)合催化劑具有多孔構(gòu)造和高的比表面積，同時(shí)由于主體和客體之間有效的電子-空穴分離而具備高的催化效率。
　　 本論文通過高溫固相法合成具有層狀結(jié)構(gòu)的主體半導(dǎo)體材料KNbTiO5和KNb3O8，并通過離子交換、剝離等方法對(duì)層狀材料進(jìn)行改性，同時(shí)通過不同的方法制備客體納米半導(dǎo)體材料，采用剝離-重組的方法對(duì)主體—客體半導(dǎo)體材料進(jìn)行

2、復(fù)合，構(gòu)建層狀復(fù)合鈮基催化劑。利用X-射線粉末衍射(XRD)、紫外可見光漫反射光譜(UV-visDRS)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、熱分析(TG-DTA)等物理化學(xué)測(cè)試手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征。采用紫外和紅外光譜技術(shù)考察了該催化劑降解甲基藍(lán)和降解有機(jī)硫化物的光催化氧化性能。
　　 研究結(jié)果表明:高溫固相法合成的主體半導(dǎo)體材料KNbTiO5和KNb3O8具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)且晶形完整。經(jīng)過改性

3、后的主體材料HNbTiO5和HNb3O8，層間距發(fā)生變化。通過Fe(OH)3復(fù)合的HNbTiO5和HNb3O8催化劑，掃描電鏡顯示其在形貌上保持了良好的層狀結(jié)構(gòu)，XRD結(jié)果表明主晶面的衍射峰向低角度偏移，說明復(fù)合后的樣品，由于客體半導(dǎo)體納米粒子的插入，層間距增大。對(duì)于Fe2O3柱撐后的HNbTiO5和HNb3O8，XRD結(jié)果顯示主晶面向低角度移動(dòng)，層間距增大。
　　 在自然光條件下，HTiNbO5-Fe(OH)3作為催化劑有很高

4、的降解亞甲基藍(lán)的活性，在一定的范圍內(nèi)，增加催化劑的用量可以顯著的提高降解率，當(dāng)催化劑用量達(dá)到0.5mg.L-1時(shí)，降解率可以達(dá)到91.4％，亞甲基藍(lán)基本上已經(jīng)完全降解。
　　 在靜態(tài)條件下，KTiNbO5和KNb3O8表面吸附乙硫醇很弱，所以在紫外光的照射下的紅外譜圖和吸附的譜圖相似，沒有出現(xiàn)乙硫醇的吸收峰。而對(duì)于HTiNbO5-Fe(OH)3和HNb3O8-Fe(OH)3，乙硫醇在其表面具有很強(qiáng)的吸附能力，在可見光的照射下，即

5、可被氧化，生成了亞磺酸，在紫外光輻射時(shí)，紅外譜圖出現(xiàn)了一個(gè)新的吸收峰，歸屬為亞硫酸酯的吸收峰。對(duì)于HNb3O8-Fe2O3和HTiNbO5-Fe2O3乙硫醇在其表面有一定的吸附能力，在可見光照射下，即可被氧化為亞磺酸和亞硫酸酯。紫外可見光輻射下的紅外譜圖和可見光下的譜圖幾乎一致，說明該復(fù)合催化材料在可見光下已經(jīng)具備較強(qiáng)的催化活性。
　　 通過剝離-重組的技術(shù)可以制備的具有層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合催化材料，由于主體和客體之間有效的電子耦合，