高效光催化纳米氧化钨的制备与光催化性能研究

发布时间：2020-04-12 08:24

【摘要】：三氧化钨由于其良好的抗光腐蚀性,绿色环保等优点而被认为是最有发展前景的光催化材料之一。不同的暴露面(形貌)是影响性能的关键因素之一。通过对三氧化钨合成参数的调节,来控制其颗粒的形貌,从而提高氧化钨的光催化性能。目前特定形貌的纳米氧化钨合成过程仍比较复杂。因此,如何通过简化制备工艺,实现不同形貌纳米氧化钨的可控合成,更快地推进纳米氧化钨大规模工业化生产仍然迫在眉睫。本文采用水热法和溶剂热法合成了不同形貌的三氧化钨纳米材料,采用X-射线衍射、场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱和透射电子显微镜分别对其物相、形貌和微观结构进行了表征。此外,分别将制备的不同形貌氧化钨为光催化剂,进行光催化降解罗丹明B溶液实验检测其光催化性能,并分析其光催化机理。(1)以钨酸钠和盐酸作为反应原料,采用水热法,在添加四氯化锡作为辅助剂的条件按下合成了六方晶系的三氧化钨纳米杆。并且在其他实验条件不变的情况下,通过调整四氯化锡的添加量,分析了四氯化锡对氧化钨形貌的影响。实验结果证明,在一定范围内,参与三氧化钨合成反应的四氯化锡添加量越多,所制备的三氧化钨尺寸越小。(2)采用溶剂热法,以丙三醇和水的混合溶液作为反应溶剂,同时添加有机酸作为辅助剂,成功制备了三氧化钨水合物。XRD表征结果显示,120℃温度条件下所制备的氧化钨均为正交晶系WO_3·H_2O。FESEM分析结果显示,所制备的氧化钨纳米材料均为片状,其中,添加油酸作为辅助剂制备的WO_3·H_2O纳米片形貌完整,尺寸分布最均匀。(3)采用溶剂热法,成功制备了氧化钨纳米花、纳米微球等自组装结构,并综合检测结果简要分析其形成机理。所制备的自组装结构中存在有空心微球结构,该结构相较其他自组装结构,具有比表面积更大等诸多优点。(4)为了检验三氧化钨形貌的不同对其光催化性能的影响,本文分别将所制备的氧化钨纳米杆和纳米片作为光催化剂,通过光催化降解罗丹明B溶液检验了其光催化性能。实验结果显示,氧化钨纳米杆有较好的光催化性能以及对罗丹明B分子的吸附性能,随着尺寸减小吸附性能提升,但是光催化性能并没有明显改善;而氧化钨纳米片对罗丹明B分子的吸附性能较差,在实验光照时间较短时,对罗丹明B溶液的降解没有明显的催化行为,反应一定时间后表现出较强催化活性。根据罗丹明B的催化降解结果对各氧化钨纳米棒和纳米片的催化性进行比较,得出结论为氧化钨纳米棒的催化性能较好。
【图文】：

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）在氧化钨纳米材料的光催化性能检测方面，，利用光催化降解罗丹制备氧化钨纳米杆和纳米片光催化活性进行检测，并探索氧化钨纳化机理。的研究过程如图 1.1 所示：

流程图,水热合成,实验操作,流程

表 2.2 实验所需的主要试剂Table 2.2 Reagents used in the experiment试剂名称化学式规格生产厂家钨酸钠 Na2WO4 2H2O 分析纯 AR 成都艾科达化学试剂有限公司四氯化锡 SnCl4 5H2O 分析纯 AR 成都艾科达化学试剂有限公司硫酸钠 Na2SO4分析纯 AR 成都艾科达化学试剂有限公司盐酸 HCl 分析纯 AR 成都艾科达化学试剂有限公司去离子水 H2O —— 实验室自制2.2.2 实验制备过程WO3制备的实验操作流程见图 2.1 所示：
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;O643.36

【参考文献】