鉭酸鹽光催化劑的溶劑熱合成及性能研究.pdf

1、對比傳統(tǒng)的高溫固相反應(yīng),溶劑熱耗能更低,操作簡單易行,且產(chǎn)物顆粒更為細(xì)小。本文以溶劑熱合成法,在不同的反應(yīng)條件下,制備了一系列納米鉭酸鹽光催化劑。此外,還對水熱制備的鉭酸鈉進(jìn)行了氧化鎳負(fù)載以及稀土離子摻雜,提高鉭酸鹽的光催化活性。并利用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM),紅外(IR),高分辨透射等分析檢測手段對所得樣品進(jìn)行了相組成,微觀形貌和結(jié)構(gòu)的表征;用紫外.可見分光光度計(jì)(UV-vis)測試樣品

2、的光催化性能。
　　 (1)以Ta2O5和NaOH為原料,在水熱體系下低溫合成納米NaTaO3。研究了反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間,氫氧化鈉濃度以及溶劑對樣品結(jié)構(gòu)形貌以及性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)氫氧化鈉濃度為0.75mol/L,在140℃水熱溫度下反應(yīng)12h可以得到200～300nm結(jié)晶完善的純相鉭酸鈉。氫氧化鈉在反應(yīng)中不僅充當(dāng)反應(yīng)物,而且作為反應(yīng)的礦化劑,提高氫氧化鈉的濃度可以提高促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。水熱反應(yīng)溫度影響溶劑中離子的活性,升

3、高反應(yīng)溫度,可以加速晶體的生長。鉭酸鈉的水熱合成遵循溶解再結(jié)晶的機(jī)理。光催化性能實(shí)驗(yàn)顯示,光催化性能水熱制備的NaTaO3對降解藏紅T具有較高的催化活性,晶體發(fā)育越完善,催化活性越高。
　　 (2)采用浸漬法對鉭酸鈉進(jìn)行了氧化鎳負(fù)載,以及稀土離子摻雜摻雜改性。采用浸漬法制備氧化鎳負(fù)載的鉭酸鈉,熱重分析確定樣品的燒結(jié)溫度。光催化性能評價(jià)結(jié)果顯示,氧化鎳負(fù)載鉭酸鈉的光催化活性大大提高,其中氧化鎳的負(fù)載量為0.2％時(shí),光催化效率最高。

4、負(fù)載機(jī)理可以認(rèn)為鉭酸鈉導(dǎo)帶的光生電子可以躍遷到氧化鎳的導(dǎo)帶上,一方面降低了禁帶寬度;另一方面,電子轉(zhuǎn)移到表面,減少了與空穴的復(fù)合,提高鉭酸鈉的催化活性。水熱法可以一步合成金屬摻雜鉭酸鈉,鑭摻雜后鉭酸鈉的晶面間距變小,禁帶寬度變窄。鑭摻雜后光催化活性提高。
　　 (3)采用乙醇—水,正己烷—水兩種混和溶劑體系制備得到不同結(jié)構(gòu)的鉭酸鉀,在水體系中得到燒綠石相鉭酸鉀,而有機(jī)溶劑中可以得到鈣鈦礦型鉭酸鉀。光催化性能評價(jià)結(jié)果顯示,雖然鈣鈦