本文關(guān)鍵詞：鈮酸鹽的修飾改性及催化性質(zhì)的研究

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【摘要】：隨著太陽能多元化利用的深入研究和開發(fā),光催化體系作為一個重要的分支而備受關(guān)注。半導(dǎo)體光催化技術(shù)不僅可以充分利用太陽光分解水制氫,還可以用于水中有機污染物的降解,這為水處理的研究提供了一個重要的解決思路。但是,目前大多數(shù)光催化劑的響應(yīng)范圍主要集中在紫外光區(qū),不能充分的利用太陽能,進而限制其大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。因此,如何通過不同的改進方法來獲得高性能低成本的光催化材料是該領(lǐng)域研究發(fā)展的方向所在。鈣鈦礦型鈮酸鹽作為一種重要的半導(dǎo)體光催化材料,因其獨特的結(jié)構(gòu)及物理化學特性使其在光分解水制氫及降解水中有機污染物等方面表現(xiàn)出良好的催化活性,此外,還可以在鐵電、壓電、介電和光制發(fā)光材料等方面有著諸多的應(yīng)用。本文以低成本的Nb_2O_5作為Nb源,在溫和的水熱條件下,分別合成具有可見光響應(yīng)的AgNbO_3以及只對紫外光有響應(yīng)的NaNbO_3,并通過一定的方法對兩種鈮酸鹽進行修飾改性,制備出更具光催化活性的復(fù)合鈮酸鹽催化材料。論文的具體內(nèi)容:以溫和的水熱法合成的AgNbO_3為基底,通過沉淀反應(yīng)和光還原化學反應(yīng)將Ag@AgCl粒子負載于AgNbO_3其上,從而制得Ag@AgCl/AgNbO_3表面等離子體光催化劑。改變AgNO_3和HCl的濃度,考察不同濃度修飾對AgNbO_3催化活性的影響。通過降解亞甲基藍染料(MB)溶液的實驗結(jié)果顯示,當AgNO_3濃度為1.5 M時,所制備的Ag@AgCl/AgNbO_3表面等離子體光催化劑在可見光照射下,催化活性最高,與AgNbO_3單體相比,降解效率提高了36.7%。另外,我們對所制備的樣品做了表征,XRD結(jié)果顯示,所制備的催化劑中,同時存在AgCl和AgNbO_3的衍射峰。XPS結(jié)果說明Ag部分以Ag0的形式存在于所制備的表面等離子體光催化材料表面。DRS分析結(jié)果表明Ag@AgCl表面修飾使催化劑的禁帶寬度變窄,有助于拓寬催化劑在可見光區(qū)的吸收范圍。從降低成本的角度考慮,AgNbO_3的制備相對昂貴,于是,我們把以上的修飾方法應(yīng)用在了NaNbO_3上。首先利用水熱方法合成NaNbO_3粉末,然后通過沉淀和光還原法制備出具有可見光效應(yīng)的表面等離子體光催化劑Ag@AgCl/NaNbO_3。光催化實驗表明,和單純的NaNbO_3相比,制備的Ag@AgCl/NaNbO_3光催化劑對MB的催化活性有了很大程度的提高。當AgNO_3的負載濃度為1.5 M時,催化劑在可見光照射下,催化活性最高,2 h的降解率達到87.5%。相較制備的Ag@AgCl/AgNbO_3等離子體催化劑,催化劑Ag@AgCl/NaNbO_3成本更低,催化活性更高。為了使NaNbO_3的光催化活性能夠更進一步的提高,我們從復(fù)合半導(dǎo)體光催化的角度對其進行修飾改性。以NaNbO_3為基底,然后通過沉淀法將Ag_3PO_4負載在NaNbO_3上,從而制備出具有更高可見光催化活性的Ag_3PO_4/NaNbO_3復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料。通過對所制備樣品的XRD的表征,表明Ag_3PO_4/NaNbO_3復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑的XRD圖譜中所有的衍射峰都與NaNbO_3和Ag_3PO_4相對應(yīng),且具有較高的結(jié)晶度。XPS結(jié)果說明Ag以Ag+的形式存在于復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料中。DRS表明由于Ag_3PO_4的負載,Ag_3PO_4/NaNbO_3樣品的紫外可見吸收光譜的響應(yīng)范圍比純NaNbO_3有很大程度的提高。當Ag_3PO_4與NaNbO_3的摩爾比為4:1時,Ag_3PO_4/NaNbO_3復(fù)合光催化材料的活性最好,在可見光照射下,半個小時對MB溶液的降解率達到92.4%。
【關(guān)鍵詞】：水熱合成 鈮酸鹽 表面等離子體 光催化降解
【學位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-8
• 前言8-9
• 第一篇 文獻綜述9-19
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 半導(dǎo)體光催化劑簡介9-12
• 1.2 鈮酸鹽的應(yīng)用12-13
• 1.3 鈮酸鹽光催化劑的合成13-14
• 1.4 催化劑的修飾與改性14-16
• 1.5 研究內(nèi)容，，創(chuàng)新點及技術(shù)路線16-19
• 第二篇 研究內(nèi)容19-48
• 第一章 Ag@AgCl修飾的鈣鈦礦型AgNbO_3的合成與表征19-31
• 1.1 引言19-20
• 1.2 材料與方法20-22
• 1.3 結(jié)果與討論22-30
• 1.4 小結(jié)30-31
• 第二章 Ag@AgCl修飾的鈣鈦礦型NaNbO_3的合成與表征31-39
• 2.1 引言31-32
• 2.2 材料與方法32-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-38
• 2.4 小結(jié)38-39
• 第三章 Ag_3PO_4/NaNbO_3復(fù)合材料的合成與表征39-48
• 3.1 引言39-40
• 3.2 材料與方法40-41
• 3.3 結(jié)果與討論41-47
• 3.4 小結(jié)47-48
• 結(jié)果與展望48-50
• 參考文獻50-60
• 作者簡介60-61
• 致謝61

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：899232