一些類鈣鈦礦化合物的光催化性能及其設(shè)計合成研究.pdf

1、本文研究了幾種類鈣鈦礦化合物光催化降解酸性紅G的性能.探討了摻雜改性對這些化合物的結(jié)構(gòu)及光催化性能的影響.對A′[A<,2>B<,3>O<,10>]D-J(Dion-Jacobson)型層狀類鈣鈦礦化合物的研究表明,典型的D-J型層狀化合物KCa<,2>Nb<,3>O<,10>和KSr<,2>Nb<,3>O<,10>對有機物酸性紅G沒有光催化降解作用.酸化及TiO<,2>柱撐的KCa<,2>Nb<,3>O<,10>、酸化的KSr<,2>

2、Nb<,3>O<,10>均大大好于未酸化的化合物的光催化降解效果.通過分子設(shè)計合成一系列D-J型層狀類鈣鈦礦化合物.將三價和四價金屬離子分別同時引入該類化合物的A位和B位從而合成了化合物KCa<,1.5>La<,0.5>Nb<,2.5>Ti<,0.5>O<,10>、KSrLaNb<,2>TiO<,10>、K<,1.5>Ca<,0.5>LaNb<,2.5>Ti<,0.5>O<,10>、K<,1.5>Sr<,0.5>LaNb<,2.5>Ti

3、<,0.5>O<,10>;將三價金屬離子分別引入A位和B位從而合成了化合物KCaLaNb<,2.5>Cr<,0.5>O<,10>、KSrLaNb<,2.5>Fe<,0.5>O<,10>、KCaLaTa<,2.5>Cr<,0.5>O<,10>.對這些新化合物的光催化性能的研究結(jié)果證明,化合物KCaLaTa<,2.5>Cr<,0.5>O<,10>、KCa<,1.5>La<,0.5>Nb<,2.5>Ti<,0.5>O<,10>及K<,1.5>

4、Sr<,0.5>LaNb<,2.5>Ti<,0.5>O<,10>的降解效果遠遠超過未改性的化合物且降解率基本呈線性增長,說明其具有持續(xù)降解有機物的性能.對A<,4>B<,6>O<,17>型鈣鈦礦化合物的研究表明,化合物K<,4>Nb<,6>O<,17>對酸性紅具有非常好的光催化降解效果.化合物K<,4>Nb<,6>O<,17>的粒徑越小光催化活性越高.H<'+>交換的K<,4>Nb<,6>O<,17>對酸性紅的降解率遠低于交換的K<,4

5、>Nb<,6>O<,17>的降解率.負載鎳的NiO(Ni)-K<,4>Nb<,6>O<,17>的光催化活性略高于K<,4>Nb<,6>O<,17>但隨鎳含量的增加而迅速降低.摻雜鎳的K<,4>Nb<,6>O<,17>光催化活性基本與未摻雜的接近.通過分子設(shè)計合成一系列A<,4>B<,6>O<,17>型層狀類鈣鈦礦化合物,K<,3.5>Sr<,0.5>Nb<,5.5>Ti<,0.5>O<,17>、K<,3.5>Sr<,0.5>Nb<,5.

6、5>Ti<,0.5>O<,17>、K<,3>SrNb<,5>TiO<,17>、K<,3>SrNb<5.5>Fe<,0.5>O<,17>、K<,3.5>Ba<,0.5>Nb<,5.5>Ti<,0.5>O<,17>、K<,3>BaNb<,5>TiO<,17>、K<,3>BaNb<,5.5>Fe<,0.5>O<,17>.化合物K<,3.5>Ba<,0.5>Nb<,5.5>Ti<,0.5>O<,17>的光催化活性要高于K<,4>Nb<,6>O<

7、,17>.化合物K<,4>Nb<,6>O<,17>在攪拌條件下的光催化降解效果明顯要好于攪拌加曝氣條件下的降解效果,且反應(yīng)符合一級動力學(xué)方程.對化合物KNb<,3>O<,8>的研究表明,在光的作用下,KNb<,3>O<,8>在60min內(nèi)即可將濃度為20mg/l的酸性紅基本完全降解.H<'+>交換的KNb<,3>O<,8>酸性紅的降解率遠低于未交換的KNb<,3>O<,8>的降解率.化合物改性試驗表明,經(jīng)還原處理、摻雜或負載鎳的KNb<

8、,3>O<,8>光催化活性均低于未摻雜的KNb<,3>O<,8>光催化活性.摻雜鎳的吸收邊明顯紅移.摻銅的KNb<,3>O<,8>的光催化活性得以明顯提高.化合物KNb<,3>O<,8>在攪拌條件下的光催化降解效果明顯要好于攪拌加曝氣條件下的降解效果,且在低濃度反應(yīng)開始的1h及較高濃度時的反應(yīng)符合一級動力學(xué)方程.鉀離子在層狀化合物光催化反應(yīng)中的作用被討論.首次發(fā)現(xiàn)Tungsten Bronze(TB)型化合物K<,2>Nb<,4>O<,