鈮酸鉀微米方塊光催化裂解水制氫的實(shí)驗(yàn)和理論研究.pdf

1、鈮酸鉀(KNbO3)由于其優(yōu)良的非線性光學(xué)、壓電、鐵電、光催化等特性，受到越來越多的關(guān)注。同時(shí)，鈮酸鉀(KNbO3)屬于鈣鈦礦型氧化物，具有易制備，低毒性和在光輻照下高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，非常有利于作為光催化劑進(jìn)行應(yīng)用。因此，在最近年來，在鈮酸鉀作為光催化劑的研究領(lǐng)域出現(xiàn)了大量的探索。鈮酸鉀(KNbO3)中包含Nb5+陽離子是典型的紫外響應(yīng)光催化劑，在導(dǎo)帶具有空的d軌道，具有豐富的晶相結(jié)構(gòu)。KNbO3相變過程中伴隨的結(jié)構(gòu)變化，預(yù)計(jì)將會(huì)導(dǎo)致不同

2、晶相的物理化學(xué)性質(zhì)的不同。但是，目前針對(duì)鈮酸鉀在光催化中的研究集中在正交相結(jié)構(gòu)，未見對(duì)其他相結(jié)構(gòu)的報(bào)道。
　　本論文利用水熱法制備了鈣鈦礦型復(fù)合金屬氧化物鈮酸鉀(KNbO3)四方相和正交相微米方塊。應(yīng)用X射線衍射、氮?dú)馕矫摳?、微區(qū)拉曼光譜、傅里葉變換紅外光譜、紫外可見漫反射吸收光譜、X射線光電子能譜、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和高分辨率透射電子顯微鏡等對(duì)所合成樣品的成份、形貌、晶體結(jié)構(gòu)以及電子結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。研究了K

3、NbO3四方相和正交相微米方塊在紫外光照射下裂解水制氫的光催化性能，并和立方相微米方塊進(jìn)行了對(duì)比。主要研究結(jié)果如下:
　　1.結(jié)果表明鈮酸鉀光催化裂解水制氫的性能與其晶相密切相關(guān)，其產(chǎn)氫速率用比表面積歸一化后分別為:立方相(318μmol·h-1·m-2)，正交相（234μmol·h-1·m-2），四方相（174μmol·h-1· m-2）。
　　2.利用密度泛函理論研究鈮酸鉀光催化性能與其晶相的內(nèi)在關(guān)系的結(jié)果表明，立方相鈮