層狀HNbWO6的結(jié)構(gòu)特征、改性及其光催化應(yīng)用.pdf

1、HNbWO6具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)及層間H+離子的可調(diào)變性，可通過(guò)離子交換引入多種有機(jī)、無(wú)機(jī)客體而制備出一系列性質(zhì)不同、功能繁多的層狀復(fù)合材料，而且其剝離出的納米片層可作為制備新材料的基本單元為制備新的復(fù)合材料提供更大的空間和機(jī)遇。用HNbWO6納米片作為主體，與TiO2、Fe2O3、ZnO等半導(dǎo)體納米粒子客體組裝成剝離-組裝材料，則可形成高效的光催化劑。
　　本文采用固相法合成α-LiNbWO6前驅(qū)體材料，質(zhì)子交換得到HNbWO6，

2、采用剝離/重組的方法制備HNbWO6/MOx(M=Ti、Fe及Zn)無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料。利用XRD、SEM、TEM、TG-DTG、FT-IR、BET、UV-visDRS及Raman等對(duì)催化劑進(jìn)行表征。研究HNbWO6本體材料的結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性，HNbWO6/MOx復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特征，并用光降解有機(jī)染料亞甲基藍(lán)的光催化實(shí)驗(yàn)考察復(fù)合材料的光催化性能。
　　研究結(jié)果表明:α-LiNbWO6具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，酸化后樣品HNbWO6·1.5H

3、2O因?qū)娱g含有大量水分子而使層間距明顯增大。HNbWO6剝片后得到納米片，層間距進(jìn)一步增大，比表面積增加近30倍，且仍保持完整的骨架結(jié)構(gòu)。本體材料的熱穩(wěn)定性研究表明，HNbWO6·1.5H2O在40-180℃溫度范圍內(nèi)層間存在兩種形式的水合H+，分別為H3O+和H5O2+，隨著熱處理溫度的升高，層間水分子及層板羥基相繼脫除，樣品X-射線特征衍射峰、骨架振動(dòng)及酸性特征發(fā)生規(guī)律性變化。
　　結(jié)合HNbWO6/MOx(M=Ti、Fe及Z

4、n)三種復(fù)合材料的熱重分析，選擇300℃對(duì)復(fù)合物進(jìn)行熱處理，得到焙燒后的復(fù)合材料HNbWO6/MOx(M=Ti、Fe及Zn)-300℃。樣品的光響應(yīng)特征研究表明，其禁帶寬度大小順序?yàn)?HNbWO6/ZnO-300℃＞HNbWO6/ZnO＞HNbWO6/TiO2＞HNbWO6/TiO2-300℃＞HNbWO6納米片＞HNbWO6＞HNbWO6/Fe2O3-300℃＞HNbWO6/Fe2O3。同時(shí)，因剝離后的HNbWO6納米片的光響應(yīng)改變不

5、大，但LiNbWO6經(jīng)質(zhì)子交換后禁帶寬度發(fā)生明顯變化，說(shuō)明層間陽(yáng)離子對(duì)層板電子轉(zhuǎn)移有一定的影響，催化劑的帶隙能量與層間陽(yáng)離子的類型和狀態(tài)密切相關(guān)。
　　HNbWO6/MOx(M=Ti、Fe及Zn)復(fù)合材料的主客體間存在著協(xié)同效應(yīng)，且300℃焙燒后主體層板與層間氧化物有著更明顯的相互作用。由于HNbWO6/MOx復(fù)合材料主客體交聯(lián)在光催化過(guò)程中對(duì)電子耦合作用及傳遞光生電子的方式及能力不同，在紫外光照下得到光催化劑的活性依次為:HNb