本文關鍵詞：鈦鈮酸納米片與金屬氧化物的組裝及光催化性能研究

  更多相關文章： 鈦鈮酸納米片 金屬氧化物 層狀復合材料 光催化劑 乙硫醇

【摘要】：光催化降解有機污染物由于無毒、易后處理等優(yōu)點,逐漸成為研究熱點。而層狀鈦酸鹽、鈮酸鹽以及鈦鈮酸鹽具有層狀結(jié)構(gòu),在適當改性后可以由紫外型光催化劑轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽獯呋瘎４蟠罄昧颂柟庵械目梢姽?節(jié)約了能源,符合綠色化學要求。本文通過高溫固相法制備出層狀鈦鈮酸鉀(KTiNbO5)作為前驅(qū)體,經(jīng)過酸化、剝離-重組后,制備出了產(chǎn)物鈦鈮酸納米片(e-HTiNbO5),并通過不同的金屬氧化物MOx(M=Zn,Ce)進行復合改性,以制備出在可見光下對有機污染物中的含硫化合物也具有光催化活性。本文探究了剝離過程對制備的納米片的性能影響,并根據(jù)不同的金屬氧化物的物化性質(zhì)通過不同的方法將過渡金屬氧化物MOx(M=Zn, Ce)負載在e-HTiNbO5納米片上,制備出了具有獨特光化學性質(zhì)以及獨特結(jié)構(gòu)的納米復合可見光光催化劑。選用多種X-射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)透射電子顯微鏡(TEM)等技術對催化劑的物化性質(zhì)進行表征,并通過在自然光下催化氧化乙硫醇(EM)來評價催化劑對硫化物的催化活性。使用傅立葉變換紅外光譜分析催化劑表面吸附的物種來考察光催化性能。結(jié)果顯示,采用高溫固相法制備的層狀KTiNbO5經(jīng)過離子交換、剝離-重組改性后,形成單片形式的納米溶膠。通過控制滴酸速度,可以控制納米片的形貌。剝離后的納米片聚集體保持了層狀結(jié)構(gòu),但結(jié)晶度有所變化。e-HTiNbOs和過渡金屬氧化物MOX (M=M=Zn, Ce)復合后,MOx/e-HTiNbO5在可見光下對乙硫醇具有較好的光催化氧化效果。同時,客體MOx和主體e-HTiNbO5之間具有較強的作用力,大大降低了光生電子-空穴的結(jié)合速率。在太陽光下光催化氧化乙硫醇結(jié)果表明,MOx/e-HTiNbO5 (M=M=Zn, Ce)在太陽光下通過靜態(tài)吸附,對乙硫醇均具有較高的光催化氧化活性。其中,CeO2/e-HTiNbO5和ZnO/e-HTiNbO5目比,前者的光催化活性更高,但后者的主體材料納米片的剝離程度更高。對納米片進行適當?shù)母男圆粌H能有效提高樣品的比表面積,還能大大增強其吸附能力。說明了由e-HTiNbO5和金屬氧化物組成的復合材料在可見光下對硫化物有較好的催化活性,為有機硫化物的脫除提供了一條綠色途徑。
【關鍵詞】：鈦鈮酸納米片 金屬氧化物 層狀復合材料 光催化劑 乙硫醇
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 引言13-15
• 1 文獻綜述15-25
• 1.1 層狀鈦鈮酸鹽化合物的性質(zhì)和應用15-18
• 1.1.1 層狀KTiNbO_5的酸化、改性以及應用15-16
• 1.1.2 KTiNbO_5、HTiNbO_5的二維結(jié)構(gòu)16-17
• 1.1.3 層狀HTiNbO_5的剝離17-18
• 1.2 光催化氧化脫硫18-23
• 1.2.1 研究現(xiàn)狀18-21
• 1.2.2 光催化氧化機理21-23
• 1.3 本課題的研究內(nèi)容23-25
• 2 e-HTiNbO_5、MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)復合物的制備及其光催化性能25-47
• 2.1 實驗部分25-28
• 2.1.1 實驗所需儀器以及化學試劑25-26
• 2.1.2 HTiNbO_5的制備26
• 2.1.3 HTiNbO_5納米片的制備26-27
• 2.1.4 ZnO前驅(qū)體的制備27
• 2.1.5 CeO_2納米溶膠的制備27
• 2.1.6 MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)納米復合物的制備27
• 2.1.7 樣品物化性質(zhì)表征27-28
• 2.1.8 催化劑光催化氧化乙硫醇28
• 2.2 結(jié)果與討論28-44
• 2.2.1 HTiNbO_5、e-HTiNbO_5及MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)納米復合材料的物相結(jié)構(gòu)28-32
• 2.2.2 HTiNbO_5、HTiNbO_5納米片及MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)納米復合物的骨架結(jié)構(gòu)32-37
• 2.2.3 不同滴酸速度對HTiNbO_5納米片的微觀形貌影響37-38
• 2.2.4 納米復合材料MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)的微觀形貌38-40
• 2.2.5 MO_xe/-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)納米復合材料熱分析40-41
• 2.2.6 MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)納米復合材料的光催化性能41-44
• 2.3 本章小結(jié)44-47
• 結(jié)論47-49
• 參考文獻49-55
• 后記或致謝55-57
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果57

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