鈮酸鹽納米管與納米粒子可控組裝與應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)境和能源等社會(huì)問題由于光催化氧化技術(shù)的出現(xiàn)帶來了新的曙光。因此，開發(fā)恰當(dāng)?shù)墓獯呋瘎┪搜芯空叩哪抗?。提高光催化能力有很多方法，如增大比表面積、調(diào)變帶隙以及定制合適的暴露晶面。納米管材料作為一種優(yōu)秀的納米材料光催化劑，有著許多優(yōu)秀的性能，具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ驳玫搅藦V泛的研究。層狀鈮酸鹽K4Nb6O17在光學(xué)、電學(xué)等領(lǐng)域，無論是其前驅(qū)體材料還是其改性材料都有很好的應(yīng)用前景，且其制備鈮酸鹽納米管的方法較為簡便溫和，是制備復(fù)合材料的一種良

2、好的載體，也得到了大力的發(fā)展。
　　本文通過高溫固相法合成K4Nb6O17前驅(qū)體，經(jīng)過質(zhì)子交換、剝離、酸沉積、溶膠-溶膠復(fù)合等途徑對(duì)其進(jìn)行改性，并采用XRD、FESEM、HRTEM、N2吸附-脫附、Raman、H2-TPR等技術(shù)對(duì)改性后的材料的理化性質(zhì)進(jìn)行表征分析，以MB為探針分子通過可見光下光降解反應(yīng)評(píng)價(jià)改性材料的光催化活性。經(jīng)過對(duì)表征的分析，可以得出如下結(jié)論:
　　納米管材料NT-H4Nb6O17，是由層板的自我卷曲形成

3、，且其具有較大的比表面積64m2·g-1，孔容為0.32 cm3·g-1，管的直徑在13～24 nm，管的長度在290～500nm。端基Nb-O鍵易受到周圍環(huán)境的影響，從而質(zhì)子交換和剝離后形成Nb-OH鍵。納米管樣品由于量子尺寸的影響相對(duì)于K4Nb6O17、H4Nb6O17的禁帶寬度增大，其光催化效果并不理想，但其對(duì)于可見光的吸收仍相對(duì)強(qiáng)于前驅(qū)體及質(zhì)子交換材料。
　　Fe2O3@Nb6O17復(fù)合材料具有納米管結(jié)構(gòu)，氧化物粒子分散在

4、納米管的內(nèi)外表面，比表面積為114 m2·g-1，孔容為0.41 cm3·g-1，其管徑相較于NT-H4Nb6O17略有減小，增強(qiáng)對(duì)可見光的光響應(yīng)能力，表現(xiàn)出良好的光催化效果。氧化物溶膠與載體納米溶膠復(fù)合之后，自發(fā)卷曲形成納米管結(jié)構(gòu)。Nb-OH鍵也作為與氧化物粒子反應(yīng)的活性位，使得主客體間有著較強(qiáng)的相互作用。
　　TiO2@Nb6O17復(fù)合材料具有一定彎曲程度的納米卷狀結(jié)構(gòu)，且TiO2粒子以Ti的氧化物多面體物種的形式高度分散在納

5、米卷的表面，客體溶膠的結(jié)晶性對(duì)鈮酸鹽納米管復(fù)合材料的制備有著很大的影響。TiO2@Nb6O17復(fù)合材料比表面積為190 m2·g-1，孔容為0.41cm3·g-1，孔徑分布在4～10 nm，為平板的散亂堆疊孔，對(duì)可見光的吸收能力很強(qiáng)，載體與客體間有著較強(qiáng)的相互作用，表現(xiàn)出較為優(yōu)異的光催化活性。載體鈮酸鹽與客體TiO2粒子的相互作用，形成了強(qiáng)的化學(xué)鍵，有可能是Nb-O-Ti鍵，由于TiO2粒子的量子尺寸效應(yīng)以及與納米載體間的相互作用，使得