论文部分内容阅读
本论文旨在研究金属钨酸盐微/纳米材料的控制合成、机理及性质。分别以KN03溶液和蒸馏水为溶剂用水热法成功制备了3D分级结构Bi2WO6微球和八面体Bi2WO6,探讨了3D分级结构Bi2WO6微球的形成机理;利用简单的水热法制备了新颖复合体系ZnWO4-Cu和ZnWO4-Cu2O,探讨了Cu在光催化与类芬顿协同效应中的作用;利用水热法在较为温和的条件下制备了介稳结构的立方ZrW2O8,分析了不同反应条件对产物的影响,并通过掺杂少量的钼,合成在室温条件下具有高温立方β相结构的ZrMoxW2-xO8材料。论文主要内容概述如下:1、3D分级结构Bi2WO6微球的控制合成及光催化性质分别以KN03溶液和蒸馏水为溶剂,利用水热法制备了3D分级结构Bi2WO6微球和八面体Bi2WO6。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外一可见漫反射光谱(DRS)、比表面(BET)对产物进行表征。实验表明,KN03在控制合成3D分级结构Bi2WO6微球的过程中起到重要的作用。通过调节KN03溶液的浓度,我们推测Bi2WO6的3D微球是由晶核向外有取向生长而成,而不是由纳米片自组装形成的。以光催化降解亚甲基蓝为模型,研究了合成产物的光催化性能。结果表明八面体钨酸铋和钨酸铋微球对亚甲基蓝的脱色率分别达33.56%和99.17%,主要是因为Bi2WO6微球具有大的比表面积和特殊的分级结构。比表面积较大,电子空穴对的分离效率高;特殊的分级结构和孔结构不仅能提供丰富的有机小分子通道,还能提高光的利用率。进一步以吡啶为探针分子,通过吸附毗啶红外光谱探讨了Bi2WO6的表面酸性与光催化之间的关系。研究显示,Bi2WO6具有较强的表面酸性,增强了Bi2WO6与RhB分子之问吸附作用,有利于染料分子上的电子跃迁至催化剂上,易于发生光敏化和光催化反应。2、新颖复合体系ZnWO4-Cu的制备及光催化.类芬顿协同效应采用水热法成功合成了新颖的复合体系ZnWO4-Cu,合成方法简单,绿色环保。利用XRD、TEM和XPS对产物进行了详细的表征。以亚甲基蓝为模型污染物,在紫外光下研究了产物的光催化性能。结果表明:由于光催化和类芬顿协同作用的影响,ZnWO4-Cu的光催化活性明显优于纯ZnWO4,且Cu和ZnWO4摩尔比是0.2的样品光催化活性最高。在光催化降解MB的过程中,Cu起到了非常重要的作用。一方面Cu与H2O2反应产生羟基自由基进而氧化MB;另一方面Cu+和Cu2+作为电子捕获剂,捕获ZnWO4在紫外光照射下产生的电子,降低光生电子和空穴对的复合率,从而提高产物光催化活性。此外,详细的讨论了Cu的复合量对ZnWO4光催化活性的影响,当复合过量的Cu时,ZnWO4-Cu的光催化活性明显降低,原因在于金属Cu表面形成的钝化层不能够及时的捕获光生电子还原成Cu,使Cu+/Cu2+成为光生电子和空穴的再复合中心,降低催化剂的光催化活性。进一步提出可能的光催化降解机理。本文还采用水热法制备了复合体系ZnWO4-Cu2O,以亚甲基蓝为模型污染物,在太阳光下研究了产物的光催化性能。对于样品ZnC-0、 ZnC-0.1、ZnC-0.2和ZnC-0.3, MB的脱色率分别为46.54%、78.5%、88.34%和76.53%,并探讨了Cu20复合量对产物光催化活性的影响。3、负热膨胀材料ZrW2O8和ZrW1.4Mo0.6O8的水热合成作为一种性能优异的各向同性负热膨胀材料,立方相ZrW2O8备受世人关注。但ZrW2O8处于介稳态,热稳定范围很窄,合成较为困难。本文采用水热法在较温和的条件下制备了介稳的立方ZrW2O8。利用XRD、SEM、FT-IR等手段对产物进行表征。分析了不同反应条件对产物的影响,并对合成条件作出了优化。通过掺杂少量的钼,合成在室温条件就具有高温立方p相结构的ZrMoxW2-xO8材料。