锗酸盐纳米材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-11-24 23:24

  本文关键词：锗酸盐纳米材料的制备及其性能研究

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【摘要】：随着环境污染和化石能源枯竭成为当今世界亟待解决的问题之后,研究节能环保技术和开发新能源势在必行。通过光催化技术,人们可以利用太阳能和半导体材料直接降解有机污染物或光解水制备氢气。该技术具有反应条件温和以及对环境友好等特性,因而这方面的研究受到了人们的极大关注。光催化材料是光催化技术的核心,它的微观特征包括形貌、尺寸和孔结构等对其光催化性能以及能否回收利用影响很大,故开发高效且易于回收利用的新型光催化材料是近年来人们研究的热点之一。为此,我们选择锗酸盐作为研究对象,对锗酸盐纳米材料的制备及其在光催化领域的应用进行了较为系统的研究。论文所涉及的研究工作如下：1.通过水热法制备了Cd2Ge2O6纳米棒,并以此为模板通过原位离子交换法制备了核壳型CdS/Cd2Ge2O6复合纳米棒。在此基础上,使用乳酸进行原位刻蚀制得CdS空心纳米棒,同时通过光还原沉积法将Pt负载在所得到的CdS空心纳米棒上。随后,表征了所得产物的物相组成、微观结构、光吸收性能和比表面积等。最后在可见光下,直接以所得到的负有Pt的空心纳米棒作为光催化剂,系统考察了其光催化制氢性能以及铂负载量、催化剂浓度和牺牲剂浓度等因素对制氢性能的影响。通过研究发现,负有Pt的CdS空心纳米棒是一个性能优异的光催化制氢材料。在最佳条件下,其光催化制氢速率可达10.5 mmol·g-1·h-1。2.通过一步水浴法成功制备了由纳米片或纳米棒自组装而成的花状Ag2ZnGeO4纳米多级结构。随后,表征了Ag2ZnGeO4纳米多级结构的物相组成、元素价态、微观结构和光吸收性能等。此外,还研究了AgNO3用量和NH3·H2O浓度对Ag2ZnGeO4纳米多级结构生长过程及光学性能的影响。最后考察了该Ag2ZnGeO4纳米多级结构在可见光下对罗丹明B(RhB)降解的光催化行为。研究表明,花状Ag2ZnGeO4纳米多级结构具有较高的光催化活性和良好的稳定性。在可见光下照射105 min后,罗丹明B的降解率可达92.5%。3.通过化学沉积法制备了BiOI/Zn2GeO4纳米复合物,并对其物相组成、元素价态、微观结构和光吸收性能等进行了表征。最后,以对硝基苯酚(PNP)作为模型污染物,对所制得BiOI/Zn2GeO4纳米复合物的光催化活性进行了评价。与Zn2GeO4和BiOI相比,BiOI/Zn2GeO4纳米复合物具有更高的可见光催化活性。同时发现BiOI的含量为30wt%时,BiOI/Zn2GeO4纳米复合物的光催化活性最高。除此之外,我们还考察了催化剂浓度、降解底物浓度和反应体系pH值等条件对BiOI/Zn2GeO4纳米复合物光催化活性的影响。经研究发现,在最佳条件下BiOI/Zn2GeO4纳米复合物对PNP的降解率可达47.6%。
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;O644.1

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本文编号：1223998