钾钨青铜基纳米材料可见光光催化性能与近红外阻隔性能的研究

发布时间：2020-08-08 17:43

【摘要】：随着社会的不断发展,生态环境的恶化与传统能源的枯竭等问题日益严重,环保与节能引起了世界各国的广泛关注。钨青铜材料的出现为有效解决能源与环保问题提供了一种新的方法。钨青铜材料在智能窗领域的应用是建筑节能的有效手段;而钨青铜基光催化材料可以通过光的催化作用降解空气和水中的污染物,有利于环保。近年来,钨青铜的近红外阻隔性能以及光催化性能逐渐成为了热点。一方面,钨青铜近红外阻隔性能的原理是材料因表面等离子体共振效应而吸收近红外光,然而关于钨青铜表面等离子体共振效应影响因素的研究未见报道;另一方面,可见光占太阳光总能量的43%,然而关于钨青铜材料可见光光催化性能的研究却鲜有报道。本论文分别制备了钾钨青铜纳米材料、钾钨青铜基复合材料,对材料的组成、结构进行了表征,并研究了材料的可见光光催化性能、近红外阻隔性能、隔热性能。具体内容包括以下几个部分:(1)采用溶剂热法制备了钾钨青铜,研究了反应物中氯化钨浓度对钾钨青铜形貌的影响,研究了不同形貌钾钨青铜的可见光光催化性能、近红外阻隔性能及隔热性能。当氯化钨浓度分别为15mg/mL、20mg/m L、25mg/mL时,钾钨青铜的形貌分别为纺锤状、微球状及花状。微球状的钾钨青铜的可见光光催化性能最强,可见光照射下2h后罗丹明B降解了77%。近红外阻隔性能大小:纺锤状微球状花状,纺锤状钾钨青铜薄膜的近红外阻隔率达59.08%,隔热温差为7.1℃。(2)采用化学沉淀法制备了K_(0.3)WO_3/Ag_2O复合材料,研究了氧化银负载对复合材料可见光光催化性能、近红外阻隔性能以及隔热性能的影响。随着Ag_2O负载量的增加,复合材料的可见光光催化性能逐渐增强,可见光照射下30min后罗丹明B的降解率从11.8%增加到了98%。随着Ag_2O负载量的增加,复合材料的近红外阻隔率从59.08%降低至29.22%,隔热温差从7.1℃降至2.3℃。(3)采用化学还原法制备了K_(0.3)WO_3/Ag复合材料,研究了银负载对复合材料的可见光光催化性能、近红外阻隔性能以及隔热性能的影响。负载Ag提升了复合材料的可见光光催化性能,当Ag的理论负载量为1wt%时,复合材料的可见光光催化性能最佳,可见光照射下120min后罗丹明B降解了92.9%。随着Ag负载量的增加,复合材料的近红外阻隔率有所下降,最低为49.47%,隔热温差最小为4.7℃。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;O644.1
【图文】：

钨青铜晶体结构的基本结构单元是规则或者畸变的［WO6］八面体，［WO6］相互共顶连接形成钨青铜的骨架结构，阳离子 A 嵌入［WO6］八面体的间隙中。钨青铜材料具有六种不同的晶体结构，分别为三斜、单斜、正交、四方、立方及六方型。其中，立方、四方、六方三种结构的钨青铜最为常见，图 1-1 为三种典型结构的示意图。从图中可以看出［WO6］八面体为基本结构单元，不同结构的钨青铜的［WO6］八面体间的间隙类型不同，立方型钨青铜只有一种四方间隙，四方型钨青铜有三方、四方、五方三种类型间隙，六方型钨青铜有三方、六方两种类型间隙。钨青铜的结构决定了其间隙的类型和数量，进而决定了其可掺杂阳离子的种类和理论最大掺杂量。立方、四方型钨青铜含数量较多小尺寸间隙，易掺入 H+、Li+等半径较小的阳离子；六方晶型钨青铜主要含六方间隙，六方间隙的内径为 0.163nm，所以，半径较大的阳离子如 K+（0.133nm）、NH4+（0.143nm）等能够进入间隙中，得到相应的钨青铜材料[9]。已有研究表明，大于六方间隙内径的阳离子如 Cs+(0.167nm)在一定反应条件下亦可进入间隙中，并且能更稳定地存在于间隙中[10]。

应 24h 制备得到钼、钠共掺的钨青铜纳米晶体，研究了结果显示钼、钠共掺的钨青铜纳米晶体对应的薄膜具有压低等众多优点。是钨青铜材料的重要性能之一，有望应用于制备如智能近红外光吸收性能性能是钨青铜重要性能之一，近红外光吸收性能顾名思外光，其原理是钨青铜材料在近红外光的照射下发生等外光。通常情况下，表面等离子体特指存在于金属或者入射光的频率与材料表面的等离子体的共振频率相符时吸收入射光，如图 1-2 所示。

O3纳米粉体的制备3纳米粉体是通过溶剂热法合成的，以下所用到的药品都是分析纯纯和其他处理。具体合成步骤如下：量取 60mL 正丙醇加入到烧定量的氯化钨和醋酸钾，其中反应物中钨和钾两种元素的摩尔比同量的氯化钨，使溶液中的氯化钨的浓度分别为 15mg/mL、三种不同氯化钨浓度的样品分别记为 C15、C20 和 C25。氯化钨超声并搅拌至药品充分溶解，将溶解后的橙黄色溶液转移到 10中，180℃下反应 24h。反应结束后分别用超纯水和无水乙醇洗涤燥箱在 60℃真空干燥 12h，即得干燥的 KXWO3纳米粉体，研磨示）。

【参考文献】

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本文编号：2785894