幾種釩氧化物納米材料的合成、表征及其在顏料催化降解中的應(yīng)用.pdf

1、紡織工業(yè)廢水含有各種復(fù)雜的很難降解的染料類污染物,而這些污染物未經(jīng)處理釋放到我們的環(huán)境,就會(huì)導(dǎo)致水的嚴(yán)重污染。因此,合成高效的處理紡織工業(yè)染料廢水的催化劑是一種挑戰(zhàn),而且具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。
　　近幾十年來,半導(dǎo)體光催化劑被廣泛地研究,并被用于各種領(lǐng)域,諸如水處理、空氣凈化及分解水制氫等。但在光催化劑中,主要是一些寬禁帶的半導(dǎo)體材料,而這些寬禁帶的半導(dǎo)體如二氧化鈦納米材料只有在紫外光的照射下才有活性。因此,合成一種能有效

2、利用如太陽能這樣用之不竭的或者低廉的可見光的光催化劑是很有必要的。五氧化二釩半導(dǎo)體常常用于太陽能電池中,其禁帶寬度為2.05eV,其電子比二氧化鈦更容易被激發(fā)。然而,釩氧化物納米材料用于污染光催化降解的研究較少。
　　本文利用水熱法合成了的具有幾種形貌特征的釩氧化物納米材料,并研究了其光催化特性或電化學(xué)特征。主要結(jié)果如下:
　　1.通過水熱法,用NH4VO3作為前體,以羧甲基纖維素鈉(CMC)為軟模板,在160?下反應(yīng)6小時(shí)

3、,合成出具有竹席形中心的類交叉結(jié)構(gòu)氧化釩銨納米帶陣列,用XRD、FE-SEM、TEM、SA-ED、HRTEM及FT-IR對(duì)合成出的產(chǎn)物進(jìn)行了表征,并研究了CMC濃度、pH值以及溫度對(duì)產(chǎn)物形貌的的影響。結(jié)果表明pH值對(duì)合成產(chǎn)物的形成起了至關(guān)重要的作用?；陔S時(shí)間變化實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,提出竹席形中心的類交叉結(jié)構(gòu)NH4V4O10納米帶陣列的生長過程。進(jìn)一步,本文通過在400?下將類交叉結(jié)構(gòu)氧化釩銨納米帶陣列煅燒40分鐘,得到混合價(jià)態(tài)的氧化釩產(chǎn)物。在

4、此基礎(chǔ)上,研究了其在可見光的照射下催化氧化降解水溶液中羅丹明B的效果,并與其他陰離子染料進(jìn)行了對(duì)比。此外,還探討了溫度對(duì)催化劑光催化的影響和重復(fù)使用效果,結(jié)果表明其在pH6.8,75?下保持3小時(shí)30分鐘,煅燒后的產(chǎn)物對(duì)羅丹明B的催化降解率達(dá)到了約95％,在同等條件下其效果明顯優(yōu)于二氧化鈦納米材料(P25),并且具有較好的重復(fù)使用率,這說明煅燒過的竹席形中心的類交叉結(jié)構(gòu)氧化釩銨納米帶陣列是一種較為理想的可見光照射下降解羅丹明B的催化劑。

5、
　　2.利用水熱反應(yīng)合成出單晶MnV2O6·V2O5類交叉結(jié)構(gòu)納米帶陣列,并用XRD、TEM及HRTEM對(duì)其進(jìn)行了表征。并研究了各種反應(yīng)條件(如pH,V5+/Mn2+比,CMC濃度及反應(yīng)時(shí)間等)對(duì)產(chǎn)物形貌的影響,利用漫反射光譜分析計(jì)算了其禁帶寬度。在此基礎(chǔ)上,評(píng)價(jià)了其煅燒產(chǎn)物在可見光照射下對(duì)甲基藍(lán)的光催化降解活性和重復(fù)使用效果。結(jié)果表明,由于Mn的摻雜,煅燒后的產(chǎn)物對(duì)甲基藍(lán)的降解活性明顯提高,而且具有較好重復(fù)使用率,這說明MnV

6、2O6·V2O5類交叉結(jié)構(gòu)納米帶陣列的煅燒產(chǎn)物是一個(gè)比較優(yōu)越的可見光驅(qū)動(dòng)的光催化劑。
　　3.以草酸釩作為前體,芐醇為輔助劑,采用簡(jiǎn)單的一步水熱法合成出了VO2(B)中空類納米球材料,研究了草酸釩濃度、芐醇的存在和濃度以及過氧化氫的加入對(duì)產(chǎn)物形貌的影響,所合成產(chǎn)物用XRD,FE-SEM,TEM,HR-TEM及FT-IR等手段進(jìn)行了表征。通過時(shí)間影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,提出了VO2(B)中空類納米球的晶體成長過程。對(duì)Ostwald成熟機(jī)理在