層狀HNbWO6納米復(fù)合材料的構(gòu)建及其催化性能研究.pdf

1、近年來，層狀過渡金屬氧化物的合成、改性以及催化應(yīng)用已經(jīng)成為目前催化材料的熱點(diǎn)研究課題之一，而且具有很高的研究價(jià)值。研究者們主要通過離子交換、柱撐、浸漬、剝離-組裝等方式對(duì)層狀材料進(jìn)行改性，希望可以增大層間通道、提高酸強(qiáng)度及酸量，增加比表面積、改變禁帶寬度，從而提高其理化活性。以層狀LiNbWO6為基礎(chǔ)材料設(shè)計(jì)、組裝新型材料具有良好的理論基礎(chǔ)和可行性，而且具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文采用高溫固相法合成LiNbWO6前驅(qū)體，通過

2、離子交換、柱撐、剝離組裝等途徑對(duì)其進(jìn)行改性，并采用XRD、FT-IR、SEM、NH3-TPD、N2吸附-脫附、H2-TPR等技術(shù)對(duì)修飾改性后的材料的理化性質(zhì)進(jìn)行分析，選擇甲苯硝化反應(yīng)和降解MB和RhB為探針實(shí)驗(yàn)分別評(píng)價(jià)合成材料的酸催化和光催化性質(zhì)。結(jié)合表征及實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出如下結(jié)論:
　　XRD及SEM分析表明Fe1/3NbWO6，HNbWO6及HNbWO6/Fe2O3-SO42-均保存著比較完整的層狀結(jié)構(gòu)。紅外光譜表明隨著層間客體物

3、質(zhì)的變化，主客體之間的相互作用也隨之變化。N2吸附-脫附分析表明它們的比表面積依次是2.33，4.06，85.2 m2·g-1，在p/p0下的孔容分別是0.007，0.013，0.234 cm3·g-1。柱撐明顯地提高了催化劑的比表面積和孔容，但同時(shí)孔徑分布表明該過程使材料的層狀結(jié)構(gòu)遭到一定的破壞。甲苯硝化結(jié)果結(jié)果表明:Fe1/3NbWO6，HNbWO6和HNbWO6/Fe2O3-S O42-的轉(zhuǎn)化率和對(duì)鄰比值分別為:93.8％，1.0

4、1、95.9％，1.02、96.3％，1.2，顯示了一定的催化活性和擇形選擇性。結(jié)合材料的結(jié)構(gòu)及酸性分析，影響甲苯硝化反應(yīng)的兩個(gè)主要因素是催化材料層間通道及強(qiáng)酸性酸位。
　　XRD，SEM及N2吸附-脫附測(cè)試表明:經(jīng)剝離制備的HNbWO6納米片的層狀結(jié)構(gòu)雖然遭到一定的破壞，但層間通道明顯增大，比表面積增加至131.1m2·g-1。從Raman表征結(jié)果可以看出HNbWO6納米片不僅保存了原來的Nb-OH還形成了新的Nb-OH。HNb

5、WO6納米片甲苯硝化的轉(zhuǎn)化率及對(duì)鄰比值分別為99.7％和1.12。HNbWO6及納米片對(duì)MB及RhB均表現(xiàn)出比較好的降解效果，由于比表面積的增大，納米片的光催化活性明顯增高，但是兩種染料的降解效果是不同的，前者降解率接近100％，而后者只有90％左右。
　　利用剝離-重組法成功制備出HNbWO6/Fe2O3和HNbWO6/ZnO復(fù)合材料，從Raman，H2-TPR等表征結(jié)果可證明主客體存在著明顯的相互作用。N2吸附-脫附分析表明，

6、HNbWO6/Fe2O3和HNbWO6/ZnO的比表面積分別變?yōu)?56.0 m2·g-1和106.5 m2·g-1，孔容分別為0.395cm3·g-1和0.201cm3·g-1，但是后者比前者的孔徑分布要相對(duì)集中。納米片及復(fù)合材料在可見光下對(duì)MB都表現(xiàn)出比較優(yōu)異的降解效果（接近100％），其催化活性順序?yàn)?HNbWO6納米片≥HNbWO6/Fe2O3＞HNbWO6/ZnO＞ZnO＞Fe2O3，它們的降解效果與比表面積的大小比較吻合，說明