钛铌酸纳米片与金属氧化物的组装及光催化性能研究

发布时间：2017-08-30 21:50

  本文关键词：钛铌酸纳米片与金属氧化物的组装及光催化性能研究

  更多相关文章： 钛铌酸纳米片 金属氧化物 层状复合材料 光催化剂 乙硫醇

【摘要】：光催化降解有机污染物由于无毒、易后处理等优点,逐渐成为研究热点。而层状钛酸盐、铌酸盐以及钛铌酸盐具有层状结构,在适当改性后可以由紫外型光催化剂转变为可见光催化剂。大大利用了太阳光中的可见光,节约了能源,符合绿色化学要求。本文通过高温固相法制备出层状钛铌酸钾(KTiNbO5)作为前驱体,经过酸化、剥离-重组后,制备出了产物钛铌酸纳米片(e-HTiNbO5),并通过不同的金属氧化物MOx(M=Zn,Ce)进行复合改性,以制备出在可见光下对有机污染物中的含硫化合物也具有光催化活性。本文探究了剥离过程对制备的纳米片的性能影响,并根据不同的金属氧化物的物化性质通过不同的方法将过渡金属氧化物MOx(M=Zn, Ce)负载在e-HTiNbO5纳米片上,制备出了具有独特光化学性质以及独特结构的纳米复合可见光光催化剂。选用多种X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)透射电子显微镜(TEM)等技术对催化剂的物化性质进行表征,并通过在自然光下催化氧化乙硫醇(EM)来评价催化剂对硫化物的催化活性。使用傅立叶变换红外光谱分析催化剂表面吸附的物种来考察光催化性能。结果显示,采用高温固相法制备的层状KTiNbO5经过离子交换、剥离-重组改性后,形成单片形式的纳米溶胶。通过控制滴酸速度,可以控制纳米片的形貌。剥离后的纳米片聚集体保持了层状结构,但结晶度有所变化。e-HTiNbOs和过渡金属氧化物MOX (M=M=Zn, Ce)复合后,MOx/e-HTiNbO5在可见光下对乙硫醇具有较好的光催化氧化效果。同时,客体MOx和主体e-HTiNbO5之间具有较强的作用力,大大降低了光生电子-空穴的结合速率。在太阳光下光催化氧化乙硫醇结果表明,MOx/e-HTiNbO5 (M=M=Zn, Ce)在太阳光下通过静态吸附,对乙硫醇均具有较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,但后者的主体材料纳米片的剥离程度更高。对纳米片进行适当的改性不仅能有效提高样品的比表面积,还能大大增强其吸附能力。说明了由e-HTiNbO5和金属氧化物组成的复合材料在可见光下对硫化物有较好的催化活性,为有机硫化物的脱除提供了一条绿色途径。
【关键词】：钛铌酸纳米片 金属氧化物 层状复合材料 光催化剂 乙硫醇
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 引言13-15
• 1 文献综述15-25
• 1.1 层状钛铌酸盐化合物的性质和应用15-18
• 1.1.1 层状KTiNbO_5的酸化、改性以及应用15-16
• 1.1.2 KTiNbO_5、HTiNbO_5的二维结构16-17
• 1.1.3 层状HTiNbO_5的剥离17-18
• 1.2 光催化氧化脱硫18-23
• 1.2.1 研究现状18-21
• 1.2.2 光催化氧化机理21-23
• 1.3 本课题的研究内容23-25
• 2 e-HTiNbO_5、MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)复合物的制备及其光催化性能25-47
• 2.1 实验部分25-28
• 2.1.1 实验所需仪器以及化学试剂25-26
• 2.1.2 HTiNbO_5的制备26
• 2.1.3 HTiNbO_5纳米片的制备26-27
• 2.1.4 ZnO前驱体的制备27
• 2.1.5 CeO_2纳米溶胶的制备27
• 2.1.6 MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)纳米复合物的制备27
• 2.1.7 样品物化性质表征27-28
• 2.1.8 催化剂光催化氧化乙硫醇28
• 2.2 结果与讨论28-44
• 2.2.1 HTiNbO_5、e-HTiNbO_5及MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)纳米复合材料的物相结构28-32
• 2.2.2 HTiNbO_5、HTiNbO_5纳米片及MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)纳米复合物的骨架结构32-37
• 2.2.3 不同滴酸速度对HTiNbO_5纳米片的微观形貌影响37-38
• 2.2.4 纳米复合材料MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)的微观形貌38-40
• 2.2.5 MO_xe/-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)纳米复合材料热分析40-41
• 2.2.6 MO_x/e-HTiNbO_5(M=Zn,Ce)纳米复合材料的光催化性能41-44
• 2.3 本章小结44-47
• 结论47-49
• 参考文献49-55
• 后记或致谢55-57
• 作者简介及读研期间主要科研成果57

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陆必志,陈振兴,黄巧萍,刘辉;纳米片状铝粉的制备及其发展动态[J];粉末冶金工业;2004年02期

2 曾乐勇;王维彪;梁静秋;夏玉学;雷达;赵海峰;;碳纤维衬底上定向碳纳米片阵列的制备[J];功能材料与器件学报;2008年03期

3 母建林;刘颖;王辉;叶金文;文晓刚;谷林;;微波法合成金纳米片[J];化工新型材料;2010年07期

4 高凌云;;单原子层纳米片新技术[J];现代物理知识;2011年02期

5 唐春娟;杨慧琴;张永胜;苏剑峰;;铋纳米线和纳米片的制备[J];材料研究学报;2011年03期

6 龙丽珍;谢亚;黄小林;刘新利;王世良;贺跃辉;赵中伟;;氧化铝纳米片的气相合成及其力学性能[J];粉末冶金材料科学与工程;2011年06期

7 任兰正;王金秀;孙开莲;;羟基离子液体中单晶金纳米片的制备与表征(英文)[J];材料科学与工程学报;2012年03期

8 高烨;王晓菊;边江鱼;;氢氧化镁纳米片的合成及其润滑性能的研究[J];分子科学学报;2012年04期

9 莫博;阚彩侠;柯善林;从博;徐丽红;;银纳米片的研究进展[J];物理化学学报;2012年11期

10 张好成;刘培香;;二硫化钼纳米片功函数相关研究获进展[J];功能材料信息;2013年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨晓华;杨化桂;李春忠;;{001}晶面主导的锐钛二氧化钛纳米片的热稳定性研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

2 杨晓晶;;无机纳米片的制备和再配列的进展[A];中国化学会第26届学术年会无机与配位化学分会场论文集[C];2008年

3 刘德宇;叶泽中;林海昕;任斌;田中群;;铜纳米片及其复杂合金纳米结构的合成及应用[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

4 张东阳;丁书江;Xiong Wen(David)Lou;;二硫化钼纳米片复合材料的制备及其锂离子存储性能[A];中国化学会第28届学术年会第5分会场摘要集[C];2012年

5 虞梦娜;杜祝祝;林进义;解令海;黄维;;萘酰亚胺基有机纳米片的二维生长和纳米复合[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第33分会：纳米材料合成与组装[C];2014年

6 崔聪颖;成英文;李文静;邱翠翠;马厚义;;金纳米片的刻蚀过程及其腐蚀机理[A];2010年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议摘要集[C];2010年

7 张桥;;银纳米片的胶体合成[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第26分会：胶体与界面[C];2014年

8 陈圆;丁欢欢;刘天晴;;层状液晶中金属纳米片的制备[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第26分会：胶体与界面[C];2014年

9 杨海丽;刘益江;周鹏;王启光;梁福鑫;杨振忠;;响应性聚合物/无机复合Janus纳米片的制备及其性能研究[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题J：高分子复合体系[C];2013年

10 陈小兰;师赛鸽;黄艺专;陈美;汤少恒;莫世广;郑南峰;;不同表面修饰对钯纳米片活体行为的影响[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第05分会：无机化学[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 记者 刘霞;科学家利用超薄沸石纳米片造出高效催化剂[N];科技日报;2012年

2 冯卫东;新型透明塑料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 蒋金刚;层状分子筛的层间修饰与结构解析[D];华东师范大学;2015年

2 郭琬;铋系氧酸盐的形貌调控及其光催化性能研究[D];东北师范大学;2015年

3 张文东;BiOBr和C_3N_4的制备、表征及可见光催化氧化罗丹明B性能研究[D];重庆大学;2015年

4 尹莉;氧化钨纳米片与石墨烯基多级复合纳米材料的构筑与气敏性能研究[D];郑州大学;2015年

5 李秀万;氧化锰电极的纳米结构设计、制备及其储锂性能研究[D];兰州大学;2015年

6 刘飞;氮化硼基纳米材料与薄膜的催化剂辅助生长及其性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 李蓓蓓;富含{001}晶面二氧化钛光催化剂的可控制备及性能研究[D];大连理工大学;2015年

8 朱金保;3d过渡金属氧化物超薄纳米片的合成及其储能性质研究[D];中国科学技术大学;2013年

9 钱红梅;金属、半导体纳米片的调控合成、组装及光电性能研究[D];北京理工大学;2015年

10 胡晨晖;基于层状铌酸钾和α-磷酸锆的光降解和烯烃环氧化催化剂研究[D];南京大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李涛;基于氧化钨纳米片多级复合纳米结构的制备与光催化性能研究[D];郑州大学;2012年

2 邹浩琳;功能化石墨烯与二硫化钼纳米片的制备及其在电化学传感器中的应用[D];西南大学;2015年

3 李帮林;二维与零维二硫化钼纳米材料的制备及生物传感应用研究[D];西南大学;2015年

4 胡连仁;二硫化钼（MoS_2）基复合纳米材料的制备及其电化学储锂性能研究[D];郑州大学;2015年

5 王楠;超临界二氧化碳辅助构筑的乳液环境中制备二维层状材料及其功能化应用研究[D];郑州大学;2015年

6 韩美胜;球磨法制备六方氮化硼纳米片的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 吴敢敢;石墨烯（石墨纳米片）/环氧树脂船用涂料防腐性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 邹志娟;共轭分子/二氧化钛复合材料的结构设计与催化性质[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 何亚飞;二维纳米钼化合物及其功能复合材料的制备与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

10 孙亚健;二维层状Ti_3C_2纳米片的液相剥离及在LIBs中的充放电特性[D];哈尔滨工业大学;2015年

，

本文编号：761694