鉭基復合氧化物納米材料的控制合成及性質研究.pdf

1、半導體鉭酸鹽作為一種新型的發(fā)光和光催化材料，日益引起人們的重視。本論文主要闡述并討論利用溶劑熱法、溶膠-凝膠法合成鉭酸鹽納米材料，涵蓋材料制備與形成機制，以及性質表征等。具體內容包括借助相轉變引起結晶行為的改變來合成具有多級結構的片狀鉭酸釔納米結構材料;溶劑熱法合成邊長15nm和70nm的立方塊狀鉭酸鈉納米晶，以及研究其光催化分解水性質;溶膠-凝膠法合成連續(xù)摻雜的多孔CoxNi1-xTa2O6微球及研究其可見光光催化分解水性質等。本論文

2、借助溫和的液相合成手段，調控材料的結構、尺寸、比表面積和形貌，同時也深入研究了材料在不同條件下的形成機理，不僅拓展了半導體鉭酸鹽納米材料研究的領域，同時還為鉭酸鹽光催化材料納米材料的潛在應用提供了理論和技術支持。
　　1.溶劑熱合成具有相轉變引發(fā)結晶行為變化的YTaO4納米結構在正丁醇體系中，不借助任何添加劑、在240℃合成了鉭酸釔納米結構。這種近似四方片狀納米結構是由50-70nm的核，以及長約80-100nm、直徑約15nm的

3、納米棒組成。核的部分是由納米顆粒聚集形成的，納米棒部分的形成經歷了定向聚集生長和溶解-再結晶過程，且最終沿著四個相互垂直的方向生長在核的周圍。由于中間產物Y10Ta4O25與最終產物YTaO4的結晶習性不同，認為是Y10Ta4O25-YTaO4的相轉變導致了產物的中心部分和四周部分結構的差別。YTaO4納米結構的發(fā)射光譜出現了顯著的紅移現象，發(fā)光效率達17.4％。
　　2.無表面活性劑條件下合成高比表面積NaTaO3納米晶及其光催

4、化分解水性質以新穎的無表面活性劑溶劑熱反應路線，在乙醇體系中合成了邊長約15nm和70nm的NaTaO3納米晶，納米晶尺寸可通過調節(jié)溶液濃度來控制。這種以金屬醇鹽為原料的合成路線可以合成尺寸小、結晶度高的納米顆粒，有利于在光催化反應中加快光生載體的電荷分離與遷移，促進表面化學反應。實驗結果表明，合成的NaTaO3納米晶的光催化分解水效率得到顯著提高，其產氫速率為3.106mmol·h-1·g-1。
　　3.溶膠-凝膠法合成連續(xù)摻雜

5、的多孔CoxNi1-xTa2O6微球及其可見光光催化分解水性質研究以常見的無機鹽為原料，在水體系中合成了連續(xù)摻雜的多孔CoxNi1-xTa2O6微球，在材料合成過程中，H2O2對五價鉭的穩(wěn)定作用是溶膠能夠在水體系中形成的關鍵因素。經過對產物的XRD圖譜的變化對比，凝膠的最終燒結溫度確定為800℃。隨著Co摻雜量的增大，多孔CoxNi1-xTa2O6微球的禁帶寬度逐漸降低并對可見光產生響應、組成顆粒尺寸略有增大、但比表面積變化不大。在可見