NaMO3(M=Na,Ta)等光催化劑的制備及其性能研究.pdf

1、在這科學技術迅速發(fā)展，社會文明高速進步，生活水平急速提升的新時代，人類依舊存在眾多問題有待解決。其中能源緊缺和環(huán)境污染是兩個最重要的問題，它波及全球，全社會，全人類。目前，能被人類直接使用的能源主要有煤、石油、天然氣等，隨著人類對這些能源的大量開采，能源危機也越來越嚴重。礦物能源的大量使用，伴隨而來的環(huán)境污染問題也不容小覷。尋找新型高效清潔可持續(xù)使用的新能源和環(huán)境治理是目前科研工作的重點也是難點，該問題受到當今世界各國科研工作者的廣泛關

2、注。
　　半導體光催化技術是二十世紀后期新興起來的熱門科技，它可利用光催化劑在太陽光的照射下分解水產生高效清潔的能源——H2，還可以降解有機污染物，還原CO2，從而達到凈化環(huán)境的效果。該項技術由于能有效解決能源緊缺和環(huán)境污染問題而倍受廣大科學工作者的關注。經過近四十年的發(fā)展，該技術無論是從材料研發(fā)還是性能提升方面都已經取得了突破性進展，但其量子產率依舊不能達到量產的標準，距離實際應用還有一段距離。影響半導體光催化活性的主要原因有：

3、
　　(1)半導體禁帶寬度普遍較大，只能吸收波長較短的紫外光。太陽光中紫外部分僅占5％，對于大多數(shù)光催化劑只能利用這一小部分的能量，對于45%的可見光得不到有效利用。因此研發(fā)帶隙較小的新型半導體光催化材料勢在必行。
　　(2)光生電子-空穴對復合率過高，電子和空穴得不到有效利用。半導體在光照條件下產生光生電子-空穴對，電子進行光催化還原作用，空穴進行光催化氧化作用，只有將兩者分開并各自進行反應才能有效地促進光催化反應。但經光

4、照產生的電子和空穴還未發(fā)生反應就已經復合，這很大程度上抑制了光催化反應的進行。
　　(3)粉體半導體材料顆粒較大，比表面積小。光催化反應是依靠催化劑材料表面吸收光能量產生光生電子和空穴后再輸運到表面進行氧化還原反應，所以該反應對于樣品材料的比表面積要求較高，顆粒越小，比表面積越大，材料對光的吸收能力越強，反應區(qū)域也越大，可有效地提高光催化活性。
　　本文針對半導體光催化技術所存在的缺陷做了一系列研究，意在提高材料的光催化性能

5、。其主要內容如下：
　　(1)利用高溫固相法和水熱法在LaAlO3單晶襯底上制備NaNbO3不同晶向(100,110,…;111)的單晶薄膜，并對其晶體結構、薄膜單晶性、表面形貌、生長狀況、光學特性和電學性能做了詳細分析。實驗中通過改變高溫固相法制備樣品的時間來研究晶體的生長規(guī)律和單晶薄膜的生長方式。最后采用降解有機污染物羅丹明B和分解甲醇水溶液制氫兩種方式對所制備的樣品進行光催化性能評價。
　　(2)通過脈沖激光沉積法在L

6、aAlO3單晶襯底上制備NaNbO3單晶薄膜(111)，并對其在不同的氣氛下(Air, H2/Ar)做后處理。將所得到的樣品進行晶體結構、表面形貌、生長狀況、光學特性和后處理樣品的影響分別做了詳細分析。最后通過不同的方式來降解有機污染物羅丹明B來評價樣品的光催化氧化性能與后處理之間的關系。
　　(3)使用高溫固相法在不同的氣氛下制備La摻雜的NaTaO3粉末，并對其晶體結構，表面形貌和光學特性進行分析。同時還通過降解有機污染物羅丹