铌酸盐的软化学合成及光催化性能研究

发布时间：2017-11-17 20:19

  本文关键词：铌酸盐的软化学合成及光催化性能研究

  更多相关文章： 软化学 低维 铌酸盐 纳米结构 光催化

【摘要】：铌酸盐是典型的功能材料,由于其优异的光催化、压电、介电、铁电、非线性光学、离子电导、热电及光折变等性能而引起广泛关注。此外,铌酸盐具有非常突出的光催化降解有机污染物,光催化分解水产氢、产氧性能。目前铌酸盐的合成方法主要为高温固相法、熔盐法等,这些方法难以实现对铌酸盐形貌、尺寸和化学组分的同时控制。软化学方法是通过化学反应克服固相反应过程中的反应势垒,在温和的条件下和缓慢的反应进程中,以可控制的步骤一步步地进行化学反应,制备新材料的方法。软化学方法在可控合成功能材料领域有非常广泛的应用。因此,本论文以开放结构铌酸钾为前驱体,通过软化学方法制备了二维Ag2Nb4O11介晶、一维AgNbO3纳米结构、一维ZnNb2O6纳米结构,一维ZnNb2O6/KNbO3纳米结构。通过对中间产物组成和形貌演变的追踪,揭示由前驱体到产物的转变机理,并对其光催化性能进行探索。(1)以层状K4Nb6O17片状粒子为前驱体,通过软化学拓扑转变反应制备了二维Ag2Nb4O11介晶。通过对反应过程中间产物形貌和结构的表征,揭示了该转变反应的两步反应机理。第一步为离子交换反应,即银离子与层间离子的交换过程,第二步为原位拓扑结构转变反应,即低温热处理过程中片状Ag3HNb6O17粒子向片状Ag2Nb4O11介晶的转变反应。软化学方法所制备的Ag2Nb4O11介晶具有较高的光催化活性,光照20分钟对罗丹明B的降解率为95.3%。相比于固相法制备的Ag2Nb4O11块状粒子,Ag2Nb4O11介晶性能较高的原因在于其特殊的形貌和暴露晶面所导致的能带结构的变化和禁带宽度的缩小。(2)以隧道结构K2Nb2O6丝状粒子为前驱体,通过软化学拓扑转变反应制备了一维AgNbO3纳米结构。首先,以隧道结构K2Nb2O6丝状粒子为前驱体,隧道中的钾离子能够被银离子交换出来,得到银离子交换的产物。然后,银离子交换的产物在低温热处理的过程中发生原位拓扑结构转变反应,得到钙钛矿结构的AgNbO3。该一维AgNbO3纳米结构是由沿[011]方向定向排列的纳米粒子组成,并且它们的主要暴露晶面为(100)晶面。一维AgNbO3纳米结构具有较高的光催化降解亚甲基蓝和光催化分解水产氧性能。(3)以隧道结构K2Nb2O6丝状粒子为前驱体,通过软化学拓扑转变反应制备了一维ZnNb2O6纳米结构和一维ZnNb2O6/KNbO3异质结纳米结构。首先,以隧道结构K2Nb2O6丝状粒子为前驱体,将前驱体分别在硝酸锌和醋酸锌溶液中处理以进行离子交换反应,得到两种不同的锌离子交换后的样品。然后,两种锌离子交换的产物在低温热处理的过程中发生原位拓扑结构转变反应,分别得到一维ZnNb2O6和一维ZnNb2O6/KNbO3异质结纳米结构。对样品的光催化性能研究表明,两种样品均具有较高的光催化降解亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙性能,其中ZnNb2O6/KNbO3纳米结构中存在异质结协同效应,使其光催化能力最强。
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34;O643.36

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 阮新潮;王文静;曾庆福;艾锐;;氟硅掺杂二氧化钛催化剂的制备及光催化性能研究[J];湖北农业科学;2011年11期

2 冯洁,祝春兰;纳米ZnO的光催化性能及软化学合成研究进展[J];江西化工;2004年01期

3 安太成,顾浩飞,陈卫国,熊亚,朱锡海,刘国光;超声协同纳米TiO_2光催化降解活性染科的初步研究[J];中山大学学报(自然科学版);2001年05期

4 赵彦巧,张继炎,陈吉祥;光催化反应与应用研究进展[J];化学工业与工程;2004年03期

5 梁文俊;马琳;李坚;;低温等离子体-光催化联合技术处理空气污染物的研究进展[J];工业催化;2011年12期

6 高甲友;纳米二氧化钛薄膜光催化降解性能的研究[J];安徽工业大学学报(自然科学版);2003年04期

7 张浩;任宝山;宋宝俊;牟兴瑞;;空气中微量苯的光催化降解研究[J];河北工业大学学报;2006年05期

8 蔡乃才,王亚平,王鄂凤,彭正合;光催化与光化学联合降解苯胺[J];应用化学;1999年02期

9 尹飞;纳米TiO_2光催化原理及其在环保领域的应用[J];天津城市建设学院学报;2002年04期

10 罗妮;王宁;张昭;;多孔Ag/TiO_2的制备及其光催化性研究[J];功能材料;2007年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 黄建辉;陈建琴;吴丹丹;;纳米锗酸镉的合成及其液相光催化性能研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

2 刘立明;何燕;黄应平;;水体异味物质2-MIB光催化降解机理研究[A];第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C];2012年

3 陈春城;李悦;赵玉宝;籍宏伟;马万红;赵进才;;有机污染物光催化降解机理的同位素标记研究[A];第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C];2012年

4 何春;付凤连;查长虹;朱锡海;熊亚;;兼有光催化和非光催化双重活性的Pt-TiO_2薄膜[A];第二届全国环境化学学术报告会论文集[C];2004年

5 王建春;刘平;王世铭;韩炜;王占义;庄建东;付贤智;;Nation薄膜中ZnS单分散纳米晶的水热合成及其光催化性质[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年

6 马万红;籍宏伟;陈春城;赵进才;;光催化在有机物选择性氧化中的应用[A];中国化学会第28届学术年会第11分会场摘要集[C];2012年

7 马万红;张苗;王齐;陈春城;赵进才;;TiO_2光催化氧化醇过程中的氧转移机理:氧同位素研究[A];中国化学会第27届学术年会第12分会场摘要集[C];2010年

8 张丹;杨秋昕;余江;;体相光催化反应降解有机污染物研究[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年

9 林燕燕;王琼生;王世铭;;Zn_xCd_(1-x)S-CDP杂化材料的制备与光催化性能研究[A];第六届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2009年

10 万良会;许宜铭;;Fe~(3+)/WO_3光催化体系研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 记者 李大庆　通讯员 张帆;全球能源研究高手大连“论剑”[N];科技日报;2011年

2 李宏乾;可见光同样能实现光催化降解反应[N];中国环境报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘有松;二氧化钛基半导体的改性及其光催化性能研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 张英;氧化铁基复合光催化材料的制备及其光催化性能研究[D];华中科技大学;2015年

3 梁军;锗酸锌基微纳米晶体组成结构控制及光催化性能研究[D];福州大学;2014年

4 陈志鸿;新型具可见光活性光催化体系的设计、制备及其光催化性能与机理研究[D];华南理工大学;2016年

5 霍景沛;联噻唑类金属配合物制备与光催化水制氢研究[D];华南理工大学;2016年

6 王可欣;卤氧化铋基复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究[D];东北师范大学;2016年

7 刘学琴;贵金属及石墨烯负载金属氧化物的制备与光催化性能研究[D];中国地质大学;2016年

8 石睿;纳米结构及阴离子取代提高复合氧化物光催化性能的研究[D];清华大学;2011年

9 因博;炭质光催化复合材料制备及液相有机物去除性能的研究[D];华东理工大学;2013年

10 王雅君;共轭分子表面杂化提高光催化性能的研究[D];清华大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘振兴;ZnFe_20_4基空心纳米球的制备及其光催化性能研究[D];陕西科技大学;2015年

2 周宇嵩;纳米氧化锌及其复合物的制备与光催化性能研究[D];浙江大学;2016年

3 孙晓娟;含氟树脂与导电聚苯胺在柴油光催化氧化脱硫中的应用[D];中国海洋大学;2015年

4 刘艳芳;BiPO_4光催化性能的增强及降解有机物机理[D];清华大学;2015年

5 冯昌;表面改性对ZnO光电化学性能的影响机制及其密度泛函数理论计算研究[D];青岛科技大学;2016年

6 魏杰;基于立方烷钴多酸和过渡金属氧化物的光催化水氧化反应的研究[D];兰州大学;2016年

7 马会金;离子液体中FeWO_4基复合材料的制备及其增强光催化性能研究[D];江苏大学;2016年

8 顾张曦;可见光催化的二氟烷基化反应研究[D];南京大学;2016年

9 付金龙;基于钌羧酸联吡啶羰基配合物复合材料的制备及其在光催化上的应用[D];福州大学;2014年

10 陈海燕;非贵金属钴配合物的制备及催化水分解性质研究[D];中国科学技术大学;2016年

，

本文编号：1197247