含釩三元氧化物納米晶體的制備、表征及應用.pdf

1、釩基化合物作為一類多功能性材料,在光、電、磁、熱、力等領(lǐng)域呈現(xiàn)出獨特的性質(zhì)和潛在的應用前景;而且,我國釩儲量占全球釩儲量的19％,居世界第三。所以,充分開發(fā)利用釩資源,對釩基化合物的合成方法探索及性能研究引起了研究學者的高度重視。本論文主要采用水/溶劑熱方法合成釩基氧化物納米材料及其摻雜納米材料(Zn3-3xM3xV2o7(OH)2(H2O)2,Zn3-3xM3xV2O8,BiVO4),通過改變實驗條件對產(chǎn)物形貌、尺寸和組分等進行有效控

2、制合成,并探索產(chǎn)物在鋰離子二次電池、光催化降解污染物方面的應用。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1.以氧化鋅和五氧化二釩為原料,以CTAB為表面活性劑,通過水熱法合成了片狀和片花狀的Zn3V2O7(OH)2(H2O)2。利用XRD、SEM、TEM等手段對所制備的樣品進行了表征,實驗結(jié)果表明Zn3V2O7(OH)2(H2O)2是由主晶面為(0001)面的納米片組成。初步研究了各形貌Zn3V2O7(OH)2(H2O)2顆粒的電化學性

3、能和光催化性能,結(jié)果表明片花狀Zn3V2O7(OH)2(H2O)2表現(xiàn)出優(yōu)良的光催化性能及電化學性能。與其它形貌樣品相比,片花狀Zn3V2O7(OH)2(H2O)2由于具有相對較大的比表面積,在100 min時的降解效率達91％;在0.02～3.0 V的電位區(qū)間,0.2A/g電流密度下的室溫恒流充放電循環(huán)測試中,具有3D分級結(jié)構(gòu)片花狀形貌的Zn3V2O7(OH)2(H2O)2首圈比容量為882.1 mAh/g,循環(huán)100圈后仍保持667

4、.2 mAh/g的比容量,表現(xiàn)出優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　 2.通過簡單的水熱法合成了過渡金屬離子摻雜焦釩酸鋅/釩酸鋅,通過XRD、SEM、BET等技術(shù)對其進行表征,并對XRD圖的譜峰進行擬合計算。首次對得到的幾種不同摻雜樣品的光催化性質(zhì)和電化學性質(zhì)進行了測試和比較。實驗結(jié)果表明:經(jīng)450℃煅燒得到的0.1 at.％Cu摻雜Zn3V2O8納米顆粒對亞甲基藍(MB)的可見光催化降解效果最好;而在鋰離子二次電池的測試中,5.0 at.

5、％Fe摻雜Zn3V2O7(OH)2(H2O)2的電化學性能最優(yōu)。
　　 3.在水熱、溶劑熱或沉淀法條件下,合成了不同形貌的m-BiVO4。通過pH的調(diào)節(jié),有效調(diào)控了類梭狀m-BiVO4的尺寸。具有不同形貌的顆粒在可見光范圍內(nèi)都具有一定的光催化活性,與分級結(jié)構(gòu)的梭狀m-BiVO4顆粒相比,主要以{001)面裸露的m-BiVO4納米片對MB的光催化降解效率最高,光照20 min內(nèi)對MB的降解效率可達83.1％,原因是因為{001}面