新型鉬酸鹽晶體的可控制備及其光催化性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)化發(fā)展帶來的環(huán)境污染日益嚴重,越來越多的有毒有害物質(zhì)通過大氣、水體和土壤進入食品從而危及人類的健康。環(huán)境污染因素已成為威脅食品安全的重要因素之一,而半導體光催化劑在解決環(huán)境污染方面有著巨大的應用前景。由于光催化劑的晶相、比表面積、微觀形貌和表面結(jié)構(gòu)等性質(zhì)與性能直接相關,因此,通過改變制備方法和條件來實現(xiàn)晶相、尺寸、微觀形貌和表面結(jié)構(gòu)等局部可控的微/納米材料的制備,探討其形成機理及其對光催化性能的影響具有重要的理論價值和實際意義。

2、為此,本論文開展了具有特殊微觀形貌和暴露晶面的NiMoO4、PbMoO4和Bi2MoO6的合成研究,深入探討了反應條件等對產(chǎn)物的晶相、微觀形貌、暴露晶面、光吸收和光催化性能的影響,初步揭示了其形成機理,并推測光催化材料具有較高的催化活性的內(nèi)在因素。最后,選擇高活性具有可見光響應的光催化材料用于對食品安全構(gòu)成較大隱患的抗生素的光催化降解研究。
　　 主要內(nèi)容如下:
　　 (1)采用簡單的水熱法制備了具有一維結(jié)構(gòu)的NiMoO

3、4-0.91H2O納米棒,探討了反應條件對產(chǎn)物晶相、微觀形貌的影響。在500-900℃下煅燒5小時得到單斜晶相的α-NiMoO4,其微觀形貌仍為納米棒結(jié)構(gòu)。將α-NiMoO4負載.Ag后考察其光催化降解羅丹明B的活性,相比于α-NiMoO4,負載Ag后光催化降解活性有明顯的增強。
　　 (2)采用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為晶面導向劑,通過簡單的水熱法成功制備了(001)面優(yōu)勢暴露的PbMoO4微晶體。討論了CTAB的加入

4、量和水熱溫度對PbMoO4微晶體微觀形貌與暴露晶面的影響。實驗結(jié)果表明,控制CTAB加入量與水熱溫度能夠控制(112)與(001)晶面的衍射峰強度比(I112/I004)。當CTAB濃度為0.05mol/L時,180℃水熱反應24 h得到的產(chǎn)品表現(xiàn)出明顯的(001)優(yōu)先暴露,I112/I004=0.08。另外,所得(001)晶面優(yōu)先暴露的PbMoO4微晶體的光催化降解羅丹明B(RhB)活性優(yōu)于常規(guī)水熱法制備的(112)晶面優(yōu)勢暴露的Pb

5、MoO4微晶體以及商用二氧化鈦光催化劑(P25)。
　　 (3)在HNO3輔助的條件下,通過調(diào)節(jié)水熱反應條件可控地制備了具有分等級結(jié)構(gòu)的PbMoO4微米球,并初步探討了水熱溫度、水熱時間和HNO3濃度對產(chǎn)物的微觀形貌、晶相及其光吸收性能的影響及其形成機理。實驗結(jié)果表明,在0.5-1.0 mol/L的HNO3溶液中160℃水熱反應24 h制備得到由～230 nm的板狀微米片自組裝形成的直徑為5-10μm的微米球；不存在HNO3時,

6、只得到了不規(guī)則的PbMoO4納米粒子和由納米粒子組成的團聚體。這一簡單的制備方法可以為合成其他分等級結(jié)構(gòu)的微/納米材料提供了一條可供借鑒的途徑。光催化降解實驗結(jié)果表明,分等級的PbMoO4微米球表現(xiàn)出卓越的光催化性能。
　　 (4)采用簡單的水熱反應,通過調(diào)節(jié)pH值成功制備了(010)面優(yōu)勢暴露的Bi2MoO6納米片。并初步探討了水熱pH、水熱時間、水熱溫度和CTAB濃度對產(chǎn)物的晶相、微觀形貌及其光吸收性能的影響及其形成機理。結(jié)

7、果表明,控制水熱pH能夠控制(131)與(010)晶面的衍射峰強度比(I131/I010)。當pH=10時,140℃水熱反應72 h得到的產(chǎn)品表現(xiàn)出明顯的(010)優(yōu)先暴露,,I131/I010=0.54。光催化降解實驗結(jié)果表明,該(010)晶面暴露的Bi2MoO6納米片表現(xiàn)出更優(yōu)越的光催化降解性能。
　　 (5)利用具有可見光響應的(010)晶面暴露的Bi2MoO6納米片作為光催化劑,應用于對食品安全構(gòu)成較大隱患的抗生素-土霉

8、素(OTC)和四環(huán)素(TC)的光催化降解研究。探討了溶液pH,催化劑的用量,初始濃度等對光催化降解OTC和TC的影響。結(jié)果表明,對于初始濃度為20 mg/L的OTC和TC溶液,加入140 mg光催化劑,在pH=11的條件下,可見光照射1 h即可降解42.1％的OTC和58.8％的TC。對OTC和TC的光催化降解動力學曲線符合Langmuir-Hinshelwood模型,其動力學常數(shù)分別為0.00664和0.00845 min-1。利用自