納米SnO2復合材料的制備與應用.pdf

1、材料具有結構敏感性，納米材料在尺寸和形貌調控的基礎上，其組成和結構上的微小變化有望使材料性能發(fā)生明顯的改善。因此，借助材料的組成和結構設計，以及探索新型的制備工藝已成為合成高性能納米功能材料的主要手段。
　　 本論文以氧化錫為主體研究對象，從納米材料的微觀組成的設計出發(fā)，以復合材料晶體缺陷設計理論為指導，設計制備了新型的AgI-SnO2納米復合材料，并對其光催化性能進行了系統(tǒng)研究；從探索納米材料新型制備工藝出發(fā)，在綜合傳統(tǒng)液相沉

2、淀法和氣相法的基礎上，提出了新型的氣--液界面法，并運用該法完成了ATO納米粉體制備，解決了ATO粉體制備工程中因高水解性摻雜劑存在，而影響沉淀不均勻這一難題。在此基礎上，分析了ATO納米粉體電性能及影響機制。
　　 （一）首先從組成上設計、制備AgI-SnO2納米的復合粉體，實驗采用沉淀法制備AgI-SnO2納米復合粉體。通過TG-DTA、XRD、TEM、XPS和ESR等對納米復合粉體的熱性能、物相組成、微觀形貌、粒徑大小、晶

3、體表面結構、元素組成及缺陷濃度等進行表征，通過亞甲基藍降解實驗評估了AgI-SnO2復合粉體的光催化性能，并探討AgI-SnO2復合粉體光催化機理。具體結論如下：
　　 (1)前驅體經500℃煅燒1h，所制得的AgI-SnO2納米復合粉體結晶性好，分散均勻，XRD測試表明復合粉體中的SnO2為四方金紅石結構，出現AgI的特征峰，所制備的粉體晶粒尺寸約20nm，AgI的復合引起晶粒尺寸的增長。
　　 (2)XPS圖譜表明復

4、合粉體中的Ag，I兩種元素在復合物中主要以Ag-I鍵形式存在，僅有少量的I進入SnO2晶格；AgI-SnO2納米復合粉體中Sn與O比例偏離2:1，表明復合粉體中含有較多的氧空位（氧缺陷），電子自旋共振譜(ESR)表明摻雜使得氧空位濃度大大增加，摻雜量為2At％的復合粉體缺陷濃度最高，其缺陷濃度是未摻雜SnO2的32.7倍。
　　 (3)傅里葉紅外光譜表明經高溫轉相得到的AgI-SnO2納米復合粉體中仍含有少量-OH，AgI-Sn

5、O2復合粉體的紅外光譜出現AgI特征峰；可見．紫外漫反射譜表明摻雜AgO使得SnO2帶隙變窄，光吸收閥值降低，對可見亞光的吸收率增加。
　　 (4)通過模擬亞甲基藍降解實驗表明：摻雜AgI后復合粉體的光催化性能得到很大的提高，AgI摻雜量為2At%的復合粉體光催化性能最佳，紫外光條件下，20min降解率達96%，所制備的光催化劑重復利用率高，表現出很好的光催化穩(wěn)定性。
　　 （二）從材料制備方法對材料性能的影響出發(fā)，設計

6、了氣一液界面法制備ATO納米粉體，解決了傳統(tǒng)沉淀法制備ATO粉體存在的摻雜劑分布不均這一難題，并考察了高溫煅燒和高溫水熱兩種相轉變方式以及摻雜量等因素對ATO粉體電性能的影響。
　　 (1)在參考工藝條件下通過氣液界面法制備了不同摻雜量ATO納米粉體，XRD物相分析表明，摻雜后樣品仍然保持氧化錫的金紅石結構，說明Sb固溶進入氧化錫晶格，通過分析ATO納米粉體的XRD峰型，摻雜Sb引起XRD峰不同程度的寬化，說明Sb摻雜，引起了樣

7、品晶粒尺寸的降低。TEM表明，高溫水熱制備的ATO納米粉體粒徑更小，摻雜量為10At%時，樣品粒徑最小，僅6nm。
　　 (2)EDS和XPS譜分析表明理論摻雜量跟實驗值基本吻合，說明氣液界面法制備ATO能更好地實現對摻雜量和摻雜物質分散的控制，從而能制備出高性能的ATO納米粉體。
　　 (3)重點研究了氣液界面法的高溫煅燒和高溫水熱兩種不同的晶化方式對ATO納米粉體導電性能的影響，考察了不同摻雜濃度、反應溫度、洗滌次數