鉭基氧化物立方微晶的可控合成與光催化產(chǎn)氫.pdf

1、微納單晶結(jié)構(gòu)由于其接近理想晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，由于沒(méi)有晶界對(duì)載流子的散射，其具有良好的電荷傳輸性能，在很多方面有著良好的應(yīng)用前景。由于眾多化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與表面結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，晶體的表面結(jié)構(gòu)由于各向異性的原因與其表面晶面關(guān)系密切，故而改變晶體的表面晶面曝露是對(duì)微納晶體材料自身性能改良的重要手段之一，獲得具有新型特別是高能晶面曝露的微納晶體材料往往意味著材料的表面活性的增強(qiáng)或者化學(xué)反應(yīng)的選擇性的改變。
　　鉭氧化物是一類重要的功能材料，在介電

2、，涂層，催化等方面有著很廣泛的應(yīng)用。但現(xiàn)有的鉭氧化物材料基本是無(wú)定形或者多晶形態(tài)，對(duì)單晶結(jié)構(gòu)的鉭氧化物及其晶面的研究并沒(méi)有系統(tǒng)的研究，為了獲得單晶結(jié)構(gòu)的鉭氧化物并且通過(guò)其進(jìn)一步研究鉭氧化物晶體的晶面配置，使高能面的曝露比例增加，獲得高反應(yīng)活性的鉭氧化物，我們通過(guò)構(gòu)建強(qiáng)酸-弱酸混合反應(yīng)體系來(lái)控制Ta5+離子水解，建立鉭氧化物的準(zhǔn)平衡生長(zhǎng)環(huán)境，在溶劑熱條件下獲得一種具有全新元素組成的的鉭氧氯立方微晶（TaO2.18Cl0.64MCs）。該T

3、aO2.18Cl0.64MCs的組成通過(guò)XRD、XPS并結(jié)合XRF進(jìn)行表征；通過(guò)結(jié)構(gòu)擬合粉末 X射線衍射的數(shù)據(jù)模擬了TaO2.18Cl0.64MCs的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)由于鹵素原子對(duì)氧原子取代造成了該 TaO2.18Cl0.64 MCs中存在著空位并在一定范圍內(nèi)保持了長(zhǎng)程有序的周期性，具有超結(jié)構(gòu)（super structure）的特點(diǎn)。本論文系統(tǒng)研究了該TaO2.18Cl0.64MCs的形成機(jī)理并考察了其光吸收性質(zhì)與光催化產(chǎn)氫性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)

4、該TaO2.18Cl0.64MCs對(duì)波長(zhǎng)小于300nm的光具有較強(qiáng)的富集能力以及快速的電荷傳輸特性，并表現(xiàn)出比商品氧化鉭和單晶納米棒組成的氧化鉭分級(jí)結(jié)構(gòu)更高的光催化產(chǎn)氫性能。
　　根據(jù)我們對(duì)β相氧化鉭不同晶面表面能的第一性原理的計(jì)算結(jié)果，在目前已獲得的Ta2O5曝露的{001}、{010}和{100}三種晶面中，{001}（氧化鉭中具有3.9埃米晶面間距的晶面）具有最高的表面能。為了提高{001}晶面曝露的面積，我們以制備的鉭氧氯