【摘要】：多孔氧化鉬是一種兼具良好吸附性能和優(yōu)異光催化性能的新型功能材料。與傳統(tǒng)光催化劑相比,多孔材料具有高比表面積,有利于催化劑對污染物的吸收和濃縮,而且高比表面積擁有高密度的催化活性中心,加快光催化反應(yīng)速率。多孔的結(jié)構(gòu)還使入射光在孔道內(nèi)部多次反射和散射,提高光吸收率。目前大部分多孔光催化劑制備技術(shù)都局限于水熱法等傳統(tǒng)工藝,成本高、周期長、污染環(huán)境。針對以上問題,本文將冷凍干燥和溶液燃燒合成傳統(tǒng)方法進(jìn)行改進(jìn),并成功制備了多種孔形貌的氧化鉬光催化材料。通過冷凍干燥以及對干燥后的多孔鉬酸銨坯體進(jìn)行煅燒分解得到多孔MoO3。通過研究發(fā)現(xiàn),MoO3存在兩種結(jié)構(gòu)的孔,定向孔來自于冷凍干燥過程中冰的升華,堆積孔來自于煅燒過程中MoO3的結(jié)晶。煅燒溫度對MoO3的晶相、帶隙結(jié)構(gòu)和光催化性能具有重要影響,其中400°C下制備的MoO3綜合性能最好:暗處理30 min褪色率為53.1%,光催化60 min褪色率為99.2%,四次循環(huán)催化后光催化效率仍能達(dá)到98.1%。采用噴霧冷凍干燥以及高溫煅燒制得了多孔MoO3微球。由于溶液在液氮中急冷,與傳統(tǒng)冷凍干燥相比,產(chǎn)物的孔更細(xì)小致密。在溶液中添加表面活性劑和冷凍保護(hù)劑可制備多種孔形貌的微球顆粒;添加二氯甲烷油性溶劑可制備得到大孔、定向孔和小孔相互連通的MoO3微球;改變噴霧距離,制備得到不同尺寸(10~70μm)的多孔微球;添加納米Ti O2,制備得到MoO3-Ti O2異質(zhì)結(jié)。研究表明,噴霧冷凍干燥制備的多孔催化劑對亞甲基藍(lán)和羅丹明B具有良好的光催化性能,光催化效率都在90%以上。由此可見噴霧冷凍干燥是一種尺寸可控、結(jié)構(gòu)可控、成分可控的新型多孔材料制備方法。根據(jù)溶液燃燒合成原理,對傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改進(jìn),提出了超聲噴霧溶液燃燒合成工藝,使反應(yīng)在微米級尺寸下進(jìn)行,縮短了離子擴(kuò)散距離,提高了燃燒效率,成功制備出非晶MoO2多孔微球,微球直徑在2μm左右。從透射結(jié)果中可以看出,溶液的燃燒是從微球表面向心部定向進(jìn)行,導(dǎo)致微球內(nèi)部呈網(wǎng)狀梯度孔結(jié)構(gòu),孔與孔之間相互連通,有利于污染物在催化劑內(nèi)部的傳輸。隨制備溫度的升高M(jìn)oO2逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫w,并氧化為MoO3,吸附和催化性能也逐漸降低。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ136.12;O643.36
【圖文】：

66范德華力。正交相三氧化鉬按這種方式彼此連接并堆延生(圖 1-1 a)。型)MoO3是一種扭曲的三維 ReO3型鎢青銅結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中 Mo 原子處在 MoO3的立方晶胞的八個(gè)頂角，一般可通過加熱非晶 H2MoO4到一定溫度得到黃溫度繼續(xù)上升時(shí)就會轉(zhuǎn)變成白色的正交相(α 型)MoO在放熱條件下轉(zhuǎn)變成白色的正交相(α 型)MoO3，一種熱穩(wěn)定相(圖 1-1 b)。型)MoO3的結(jié)構(gòu)是由 MoO6八面體形成 Z 字形的鏈，成的隧道結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中在 Mo 的位置上存在很多空位子，能夠起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用(圖 1-1c)。這種隧道結(jié)，大到足以可以使金屬離子自由進(jìn)入空間結(jié)構(gòu)中。催化等領(lǐng)域有巨大潛在應(yīng)用價(jià)值。h-MoO3是一種熱條件下會轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定相的 α-MoO3。

圖 2-1 冷凍干燥和噴霧冷凍干燥制備多孔 MoO3實(shí)驗(yàn)操作流程圖 Freeze-dried and spray freeze drying experimental operation preparatiMoO3experimental operation flow chart配置溶液：首先配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1wt%的 PVA 溶劑，待 PV加入 10 wt%的鉬酸銨，在加熱磁力攪拌器上 80°C 攪拌 溶液。冷凍干燥：將配備好的溶液倒入模具中，然后置于冰箱中冷凍好的坯體進(jìn)行脫模，并迅速轉(zhuǎn)移至真空冷凍干燥機(jī)（- 24 h。燒結(jié)：將冷凍干燥后的多孔坯體置于箱式爐中，以 5 °C°C 保溫 1 h，使 PVA 得以完全分解。溫?zé)Y(jié)：預(yù)燒結(jié)完成后，以 10°C/min 的速率繼續(xù)升溫至然后隨爐冷卻，鉬酸銨分解得到多孔 MoO3。冷凍干燥制備多孔 MoO3微球

配置溶液：首先配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1wt%的 PVA 溶劑，待 PVA中加入 10 wt%的鉬酸銨，然后根據(jù)配比要求加入適量的 CT在加熱磁力攪拌器上 80°C 攪拌 1 h，得到均勻的前驅(qū)體溶液噴霧冷凍：將配備好的溶液直接噴霧到液氮中，噴頭到液氮面20 cm 之間，噴霧時(shí)液氮要磁力攪拌，防止冷凍時(shí)樣品產(chǎn)生團(tuán)冷凍干燥：將冷凍后的粉末迅速轉(zhuǎn)移至真空冷凍干燥機(jī)（-50燥 24 h。預(yù)燒結(jié)：將冷凍干燥后的多孔坯體置于箱式爐中，以 5 °C/00°C 保溫 1 h，使 PVA 和 CTAB 得以完全分解。高溫?zé)Y(jié)：預(yù)燒結(jié)完成后，以 10°C/min 的速率繼續(xù)升溫至 隨爐冷卻，鉬酸銨分解得到多孔 MoO3微米球。聲噴霧溶液燃燒合成非晶多孔 MoO2微球液燃燒合成為原理，采用超聲噴霧溶液燃燒合成非晶多孔 M步驟如圖 2-2。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2801276