鈷鋁類水滑石復(fù)合材料的制備及其光催化性能.pdf

1、隨著解決環(huán)境污染日益迫切的需求，半導(dǎo)體光催化降解技術(shù)受到了人們廣泛的關(guān)注。然而，低的量子效率和太陽能利用率等因素制約了多數(shù)半導(dǎo)體的光催化應(yīng)用。因此，設(shè)計合成新型高效光催化材料仍是當(dāng)前研究的重點。具有光催化活性的層狀化合物可剝離為二維納米片層，作為構(gòu)筑基元與各種客體形成復(fù)合異質(zhì)結(jié)，能夠有效地拓展材料的光譜響應(yīng)范圍，抑制載流子的快速復(fù)合，提高材料的光催化效率，因此廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體光催化領(lǐng)域。
　　鈷鋁水滑石（CoAl-LDH）是一種陰

2、離子型層狀化合物，可剝離為帶正電荷的納米片層，能夠與其它合適的半導(dǎo)體復(fù)合，具有較高的可見光催化活性。本文選用CoAl-LDH為研究對象，采用剝離–重組法，將帶正電的LDHs納米片層分別與帶負(fù)電的CdS納米顆粒、TiNbO5-納米片層和Ti3O72-納米片層復(fù)合，利用靜電作用自組裝構(gòu)筑了介孔復(fù)合材料。采用XRD,SEM,TEM,PL,UV-vis DRS,XPS,N2等溫吸附–脫附曲線及光電化學(xué)測試等多種手段對材料進(jìn)行了表征，通過測定材料

3、在可見光下對目標(biāo)污染物的降解效率來評價光催化活性，并研究了相應(yīng)的光催化作用機(jī)制。
　?。?）CdS/CoAl-LDH柱撐復(fù)合材料的制備與表征。將剝離的LDHs片層與CdS顆粒溶膠混合，制備出CdS柱撐的CdS/CoAl-LDH復(fù)合材料。該材料為介孔結(jié)構(gòu)，比表面積為62m2·g-1，層間通道高度2.14nm。在可見光照射下，復(fù)合材料對酸性紅染料具有較高的催化活性，180min內(nèi)降解90％，是CoAl-LDH和CdS的2倍多。同時，復(fù)

4、合材料展現(xiàn)出良好的光催化循環(huán)穩(wěn)定性。
　?。?）CoAl-TiNbO5間層復(fù)合材料的制備與表征。以窄帶隙半導(dǎo)體CoAl-LDH和寬帶隙半導(dǎo)體HTiNbO5剝離的納米片層作為構(gòu)筑基元，形成了片層相間堆積的復(fù)合材料。該材料為多級介孔結(jié)構(gòu)，比表面積增大為46m2·g-1，兩組分間緊密接觸，具有較強的電子耦合效應(yīng)，拓寬了光響應(yīng)范圍，加速了載流子的傳導(dǎo)分離。CoAl-TiNbO5復(fù)合材料對酸性紅染料的催化活性分別是CoAl-LDH和HTiN

5、bO5的3.2倍和17.8倍，光催化循環(huán)穩(wěn)定性良好。
　　（3）CoAl-Ti3O7間層復(fù)合材料的制備與表征。CoAl-LDH和H2Ti3O7納米片層靜電作用自組裝得到CoAl-Ti3O7復(fù)合材料，兩組分緊密結(jié)合，無序堆積形成類卡片房式結(jié)構(gòu)，孔徑出現(xiàn)多級分布，比表面積增大為67m2·g-1。在增大的比表面積和兩者形成的Z型異質(zhì)結(jié)協(xié)同效應(yīng)下，CoAl-Ti3O7復(fù)合材料對羅丹明B的可見光催化降解效率分別是CoAl-LDH和H2Ti3