氧空位是一種很常見(jiàn)的點(diǎn)缺陷,其存在可以改變材料表面的很多性質(zhì),如電子運(yùn)輸性能、幾何和電子結(jié)構(gòu)等表面性質(zhì)、催化劑的活性和選擇性等,因此,準(zhǔn)確的檢測(cè)氧空位的存在、從微觀層次上對(duì)氧空位在材料中作用的進(jìn)行深入的理解以及合理的引入氧空位,對(duì)材料的性能提升和改善有著非常重要的作用。本論文主要是關(guān)于氧缺陷金屬氧化物材料的設(shè)計(jì)、合成和其催化性能進(jìn)行了深入研究。具體內(nèi)容如下:采用一種簡(jiǎn)便的氫氣熱還原方法,在Pr6011載體上均勻的負(fù)載上鈀納米粒子。使用對(duì)硝基苯酚加氫以及苯乙烯加氫反應(yīng)作為模型反應(yīng)以評(píng)估催化效率。通過(guò)XPS和EPR分析證實(shí)氧化鐠載體中含有豐富的氧空位,可以充當(dāng)電子供體增加鈀顆粒的電子密度,并有利于反應(yīng)物的吸附和活化,提高催化效率。結(jié)果顯示,在室溫、一個(gè)大氣壓的氫氣條件下,該催化劑的苯乙烯加氫的轉(zhuǎn)換頻率值高達(dá)每小時(shí)8957.7,對(duì)硝基苯酚還原速率常數(shù)值為每秒0.0191。此外,催化劑可以回收并重復(fù)使用多達(dá)10個(gè)連續(xù)循環(huán)而沒(méi)有明顯的活性損失。在未使用任何表面包裹的活性劑的條件下,提出了一種通用的一步無(wú)模板法的化學(xué)轉(zhuǎn)化策略,制備合成出了多功能的介孔三元金屬氫氧化物。首先選擇原始實(shí)心的ZnSn(OH)6納米立方塊作為起始材料,并將其轉(zhuǎn)化為介孔材料,轉(zhuǎn)化后的材料具有高達(dá)369 m2 g1的比表面積。經(jīng)XPS和EPR分析表明溶劑熱后獲得的材料中含有大量的氧空位,所以以芐胺選擇性需氧氧化反應(yīng)為模型反應(yīng),考察了所合成的介孔催化劑的光催化活性和穩(wěn)定性。結(jié)果顯示在室溫以及1 atm O2的條件下,該催化劑具有高效的芐胺氧化性能。而且,我們還測(cè)試了各種胺衍生物的需氧氧化反應(yīng)活性,以驗(yàn)證其廣泛的底物適應(yīng)性。最重要的是,該方法可成功的用于合成其他的介孔三元金屬氫氧化物,比如介孔結(jié)構(gòu)的CuSn(OH)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TB383.1;O643.36
【部分圖文】：

［Ｍ］而空位是一種非常重要和常見(jiàn)的點(diǎn)缺陷，指的是理想晶體中，原??本應(yīng)該被占據(jù)的格點(diǎn)現(xiàn)在卻空著。用Ｖａｃａｎｃｙ單詞中的第一個(gè)字母Ｖ來(lái)表示，??如圖１．１所示，以某離子晶體氧化物Ｍ０為例，若Ｍ２＋空位，則晶體中多了兩個(gè)??負(fù)電荷，表示為Ｖ；若０２空位，則晶體中多了兩個(gè)正電荷，表示為Ｖ。＇若看??到表示為Ｖ３ＤＶＸ的空位，則表示的是原子空位�？梢园凑湛瘴坏那樾螌⑵浞譃�??２??

的高效光催化劑。Ｌｉｕ等報(bào)道了一種具有氧空位的Ｂｉ２Ｗ０６納米片，其中氧空位能??夠提高費(fèi)米能級(jí)并降低能帶邊，允許在近紅外激發(fā)下進(jìn)行帶間躍遷和載流子產(chǎn)??生，因此提高了太陽(yáng)能的利用率。［２３］如圖１．３所示，Ｓｉｍ等報(bào)道了一種具有氧??缺陷的金紅石結(jié)構(gòu)的Ｔｉ０２納米棒材料，并研宄了其光催化活性。以０２是一種應(yīng)??用最為廣泛的光催化劑半導(dǎo)體材料，然而其帶隙寬，所以只能對(duì)紫外激發(fā)有響??應(yīng)，而紫外光在太陽(yáng)光中所占低于５％，大大降低了太陽(yáng)能的利用率。另一方面，??１＾０２中光生電子和空穴對(duì)復(fù)合速率非�？�，熱電子擴(kuò)散速率慢，因此限制了?Ｔｉ０２??的實(shí)際應(yīng)用。而引入氧空位后，其光催化性能遠(yuǎn)優(yōu)于滿(mǎn)足化學(xué)定比定律的Ｔｉ０２??納米棒，原因是缺陷能夠幫助電荷分離，也就是光生電子或空穴能夠被氧空位??捕獲，因此降低電荷復(fù)合速率，而且氧空位還能提高載流子密度，增加導(dǎo)電性，??進(jìn)而提高材料的光催化性能。［２４］除此之外

Ｐ－Ｍ〇Ｚ＾＾＊％＾?—■?？?？?Ｗ??圖１．２?Ｐ－Ｍ〇０３－Ｘ納米片制備過(guò)程。??１．２．?２光催化劑中的氧空位??太陽(yáng)能是一種可以隨意使用、清潔、無(wú)污染、取之不盡、用之不竭的資源，??因此太陽(yáng)能一直被認(rèn)為是世界上最有前途和應(yīng)用價(jià)值的可再生能源之一。想要??利用太陽(yáng)能，則必須有能夠捕獲吸收從紫外線到近紅外波長(zhǎng)的光譜的高效的半??導(dǎo)體光催化劑。而氧空位的引入能夠改變光催化劑的光催化活性和光響應(yīng)活性，??進(jìn)而提高材料的光催化性能。目前，有很多科研工作者制備合成了具有氧空位??的高效光催化劑。Ｌｉｕ等報(bào)道了一種具有氧空位的Ｂｉ２Ｗ０６納米片，其中氧空位能??夠提高費(fèi)米能級(jí)并降低能帶邊，允許在近紅外激發(fā)下進(jìn)行帶間躍遷和載流子產(chǎn)??生，因此提高了太陽(yáng)能的利用率。［２３］如圖１．３所示，Ｓｉｍ等報(bào)道了一種具有氧??缺陷的金紅石結(jié)構(gòu)的Ｔｉ０２納米棒材料
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本文編號(hào)：2860733