發(fā)布時間：2017-09-05 12:06

  本文關(guān)鍵詞：鈮氧化物半導(dǎo)體納米材料的制備及光催化性能研究

  更多相關(guān)文章： 水熱法 鈮氧化物 光催化 染料RhB降解 芳香醇有氧氧化

【摘要】：隨著環(huán)境污染和能源緊缺問題的日益加劇,人類社會的可持續(xù)發(fā)展備受關(guān)注。如何合理利用光催化技術(shù)無疑是解決這一問題的理想途徑之一。光催化因其低能耗、無二次污染、反應(yīng)快等諸多優(yōu)點已在有機合成、降解有機污染物等能源及環(huán)境領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。而光催化劑又是光催化技術(shù)能夠高效利用的最核心因素。在眾多光催化材料中,氧化鈮基化合物因其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)已引起了眾多研究者的關(guān)注。本論文針對氧化鈮光催化材料的研究進展,從相組成和晶體結(jié)構(gòu)入手,采用水熱法合成了兩種不同組成的氧化鈮基半導(dǎo)體材料,并將其應(yīng)用到了可見光降解染料廢水(RhB)和芳香醇的選擇性光催化氧化反應(yīng)中,論文得到的主要研究結(jié)果如下：(1)以可溶性鈮酸鉀為鈮源,一步水熱法制備出Nb2O5·nH2O/Nb2O5復(fù)合材料。研究了在冰醋酸體系下的不同水熱溫度對氧化鈮復(fù)合物的相組成、結(jié)構(gòu)及比表面積的影響。結(jié)果表明：冰醋酸用量并未明顯改變復(fù)合材料的組成,而水熱反應(yīng)溫度則是有效調(diào)變Nb2O5·nH2O和Nb20s在復(fù)合材料中兩相組成的重要因素。與其它水熱溫度下制備的氧化鈮材料相比,在反應(yīng)溫度為100℃時得到的Nb2O5/Nb2O5·nH2O其比表面積為293 m2/g,粒徑大小在20-40 nm之間,同時在可見光下顯示出了最佳的RhB降解活性。進一步的實驗結(jié)果表明其可見光下降解RhB的反應(yīng)可能是一個光敏化過程,·O2-是光敏化反應(yīng)重要的氧化物質(zhì)；同時研究了在可見光下光催化有氧氧化不同芳香醇的反應(yīng)。結(jié)果表明,該催化劑對不同芳香醇選擇性氧化制芳香醛反應(yīng)表現(xiàn)出了較佳的光催化活性,同時具有幾乎100%的選擇性。(2)以氫氧化鈮為鈮源,檸檬酸為螯合劑,一步水熱法制備了Nb2O5/Nb307(OH)復(fù)合材料,研究了不同反應(yīng)溫度對復(fù)合材料的相組成、微結(jié)構(gòu)、比表面積的影響。結(jié)果表明：水熱反應(yīng)溫度對Nb2O5與Nb3O7(OH)兩相的組成和結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生較大影響。其中水熱反應(yīng)溫度為210℃時制備的Nb3O7(OH)/Nb2O5復(fù)合物的比表面積可達到241 m2/g,粒徑大小在20-150 nm之間,并表現(xiàn)出了最佳的可見光降解RhB性能。實驗研究結(jié)果也同樣表明：該催化劑對不同芳香醇選擇性氧化制芳香醛反應(yīng)表現(xiàn)出了較好的光催化氧化性能,并且反應(yīng)溫度為210℃時制備的樣品對光催化氧化苯甲醇制苯甲醛其轉(zhuǎn)化率為21%,選擇性接近100%；尤其對甲氧基苯甲醇的轉(zhuǎn)化率為最高。本論文工作拓展了氧化鈮基化合物的組成及其在可見光照射下降解染料RhB和選擇性光催化氧化芳香醇制芳香醛的應(yīng)用范圍,發(fā)展了制備不同相組成的復(fù)合半導(dǎo)體氧化鈮光功能材料的制備新途徑,豐富了氧化鈮復(fù)合光催化劑的光催化氧化歷程。
【關(guān)鍵詞】：水熱法 鈮氧化物 光催化 染料RhB降解 芳香醇有氧氧化
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-19
• 1.1 研究背景8
• 1.2 光催化原理8-10
• 1.3 光催化劑性能的影響因素10-13
• 1.3.1 晶粒尺寸10-11
• 1.3.2 比表面積11
• 1.3.3 晶型和晶面11-12
• 1.3.4 半導(dǎo)體復(fù)合12-13
• 1.4 光催化氧化技術(shù)的應(yīng)用及現(xiàn)狀13-16
• 1.4.1 光催化降解有機污染物13-14
• 1.4.2 光催化有機合成14-15
• 1.4.3 光催化氧化技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用15-16
• 1.5 鈮氧化物在光催化技術(shù)的應(yīng)用進展16-17
• 1.6 論文的選題依據(jù)和研究內(nèi)容17-19
• 1.6.1 選題依據(jù)17-18
• 1.6.2 論文研究內(nèi)容18-19
• 第二章 實驗部分19-26
• 2.1 實驗試劑和儀器19-20
• 2.1.1 實驗試劑19
• 2.1.2 實驗儀器19-20
• 2.2 催化劑的物性表征20-22
• 2.2.1 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)20
• 2.2.2 紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)20
• 2.2.3 拉曼光譜(Raman)20-21
• 2.2.4 X-射線粉末衍射(XRD)21
• 2.2.5 掃描電子顯微鏡(SEM)21
• 2.2.6 透射電子顯微鏡(TEM)21-22
• 2.2.7 低溫N_2吸附-脫附(N_2 adsorption-desorption)22
• 2.2.8 電子順磁共振(EPR)22
• 2.3 活性測試22-26
• 2.3.1 光催化降解RhB22-23
• 2.3.2 光催化降解水楊酸23-24
• 2.3.3 苯甲醇的光催化選擇性氧化制苯甲醛24-26
• 第三章 Nb_2O_5/Nb_2O_5·nH_2O復(fù)合物的制備及其光催化性能26-50
• 3.1 前言26
• 3.2 實驗部分26-27
• 3.2.1 材料的制備26-27
• 3.2.2 光催化活性測試27
• 3.3 結(jié)果與討論27-48
• 3.3.1 物相分析27-31
• 3.3.2 形貌和微結(jié)構(gòu)表征31-33
• 3.3.3 鈮氧化物在光降解RhB中的應(yīng)用33-42
• 3.3.4 鈮氧化物在光催化選擇性氧化芳香醇中的應(yīng)用42-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 Nb_3O_7(OH)/Nb_2O_5復(fù)合物的制備及其光催化性能50-75
• 4.1 前言50
• 4.2 實驗部分50-51
• 4.2.1 材料制備50-51
• 4.2.2 光催化活性測試51
• 4.3 結(jié)果與討論51-73
• 4.3.1 物相分析51-55
• 4.3.2 形貌和微結(jié)構(gòu)表征55-58
• 4.3.3 鈮氧化物在光降解RhB中的應(yīng)用58-67
• 4.3.4 鈮氧化物在光催化選擇性氧化芳香醇中的應(yīng)用67-73
• 4.4 本章小結(jié)73-75
• 第五章 結(jié)論與展望75-76
• 參考文獻76-81
• 致謝81-82
• 個人簡介82
• 碩士期間發(fā)表的論文82

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