五氧化二铌基复合材料的制备及其光催化性能研究
五氧化二铌(Nb2O5)作为一种应用较为广泛的半导体材料，具备安全无毒，化学稳定性好，催化活性高等优点。但其能隙值为3.4eV，只能在紫外光的照射下才有活性，对太阳光的利用率较低，为了提高光催化效率，拓宽吸收的波长范围，提高光生电子与空穴分离效率，可以将Nb2O5材料与带隙窄、导电性好的材料复合，本论文设计合成了Nb2O5基复合材料。主要研究内容如下: (1)通过简单的一步水热方法，合成出Nb2O5/NiC2O4复合材料，并通过控制Nb源和Ni源的物质的量，合成出不同质量比例的复合材料。利用XRD、SEM、HRTEM、XPS等表征手段对材料形貌及结构进行测试和分析。结果表明:这种复合材料，有利于光生电荷和空穴的分离，提高了光解水的效率。全光谱条件下，当Nb2O5/NiC2O4复合材料中Nb∶Ni=2∶1时，光解水产氢效率最高，光照6h后，产生H2量为1869.84μmol，速率为6232.79μmol·g-1·h-1，约为Nb2O5的46倍，为NiC2O4的623倍。同时，该催化剂的循环稳定性较好，经过连续30h测试，仍保持95％的光解水产氢效率。 (2)通过水热法，在铌箔表面合成了Nb2O5@NiFe-MMO多级阵列结构，该多级阵列对苄胺氧化为亚胺的自耦合反应具有良好的光催化活性。通过XRD、TEM、ICP、EDS、UV-vis和XPS等手段对其化活性。通过XRD、TEM、ICP、EDS、UV-vis和XPS等手段对其结构进行表征。这种多级阵列结构有利于光生电子和空穴的快速分离，在波长大于300nm的光辐照下，苄胺氧化为亚胺反应的转化率达到228μmol·cm-2，主要催化产物为N-丁烯亚胺。其催化效率比Nb2O5棒状阵列催化剂提高48％。与此同时，这种结构化的催化剂便于后续的回收再利用，在经过5次循环测试后，仍保持92％转化率。 (3)通过水热法合成了Nb2O5/g-C3N4复合材料，使用XRD、XPS、SEM等方法对复合材料的形貌及结构进行表征。并对该材料的光解水性能进行测试。结果表明:当Nb2O5/g-C3N4复合材料的摩尔比为1∶10时，光解水产氢的催化效率达到1123.9μmol·g-1·h-1，约为Nb2O5的8.3倍，g-C3N4的1.3倍。经过24h的测试，仍保持97％的产率。
五氧化二铌;水热法;光催化性能
北京化工大学
硕士
化学
雷晓东
2019
中文
TQ426.6
2019-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）