六方相三氧化钨的制备及光催化性能研究

论文摘要

三氧化钨是一种重要的半导体材料,在有机污染物的降解、光解水等方面有着广阔的应用前景,而实现三氧化钨优良的性能依赖于特殊的结构与形貌。因此,研究不同因素对三氧化钨结构、形貌以及光催化性能的影响具有重要的意义。本文利用水热法,研究了一价阳离子草酸盐为添加剂对三氧化钨结构与形貌的影响。研究发现,当阳离子为Li+、Na+时,易生成棒状六方相三氧化钨；当阳离子为K+、NH4+时形成六方相三氧化钨纳米线,并聚集成带有孔道的网状结构；当添加剂阳离子为Ru+、Cs+时,得到片状六方相三氧化钨；当添加剂阳离子为H+时,得到片状单斜相三氧化钨。结果表明,随着碱金属阳离子半径的增大,纳米三氧化钨的形貌由一维纳米线向二维纳米片转变；随着碱金属阳离子电负性增加,三氧化钨晶体生长越完全,并引起三氧化钨从六方相到单斜相的转变。以光催化降解亚甲基蓝溶液为模型,首先考察了晶型对光催化性能的影响,研究发现六方相三氧化钨光降解效率在30.0%以上,大于单斜相三氧化钨的光降解效率（21.4%）。本文进一步考察了不同形貌对六方相三氧化钨催化性能的影响,结果表明：当添加剂为K2C204时,由于三氧化钨聚集成网状结构,比表面积为93.73 m2/g,光降解效率最大,达到74.5%；同时发现,纳米棒的光降解效率在44.5%左右,大于纳米片的光降解效率（32.0%左右）。以乙二胺四乙酸二钠和左旋酒石酸钠为添加剂,分别制备了形貌较为少见的针状以及碟状的三氧化钨。以酒石酸为添加剂,考察了分子手性对光催化性能的影响。通过光吸收性能分析,左旋酒石酸为添加剂制备的三氧化钨光降解效率大于右旋酒石酸。此外,研究了水热温度与水热时间对制备六方相三氧化钨的影响,得到结论：三氧化钨晶体的生长随着水热温度的升高而更加完全,晶粒尺寸变大,其对亚甲基蓝溶液光降解效率降低；同样,时间的延长有助于三氧化钨晶体的进一步生长,但其对亚甲基蓝溶液光降解效率有所下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 3的晶体结构'>1.1 六方相WO₃的晶体结构
• 3的晶型调控方法'>1.2 WO₃的晶型调控方法
• 3晶型的调控'>1.2.1 水热法对WO₃晶型的调控
• 3晶型的调控'>1.2.2 其他方法对WO₃晶型的调控
• 3的形貌调控方法'>1.3 WO₃的形貌调控方法
• 3形貌的调控'>1.3.1 水热法对WO₃形貌的调控
• 3形貌的调控'>1.3.2 其他方法对WO₃形貌的调控
• 3纳米材料在光催化领域的应用'>1.4 WO₃纳米材料在光催化领域的应用
• 3光催化分解水'>1.4.1 WO₃光催化分解水
• 3光催化降解有机污染物'>1.4.2 WO₃光催化降解有机污染物
• 3在光催化领域的其他应用'>1.4.3 WO₃在光催化领域的其他应用
• 1.5 本课题研究目的与内容
• 第二章 实验药品、仪器及方法
• 2.1 实验药品及仪器
• 2.1.1 实验所用试剂及规格
• 2.1.2 实验所需仪器及型号
• 3粉体的制备'>2.1.3 六方相WO₃粉体的制备
• 2.2 试样的表征方法
• 2.2.1 粉末X-射线衍射分析（XRD）
• 2.2.2 扫描电子显微镜检测（SEM）
• 2.2.3 化学组成分析（EDX）
• 2.2.4 紫外-可见漫反射光谱分析（UV-vis-DRS）
• 2.2.5 激光拉曼光谱分析（Raman）
• 2吸附-脱附'>2.2.6 N₂吸附-脱附
• 2.3 催化剂的光催化活性研究
• 3结构及光催化性能的影响'>第三章 水热合成过程中添加剂对WO₃结构及光催化性能的影响
• 3.1 引言
• 3结构与形貌的影响及光吸收性能研究'>3.2 酒石酸、L（+）-酒石酸、L（+）-酒石酸钠对WO₃结构与形貌的影响及光吸收性能研究
• 3.2.1 酒石酸系列添加剂对晶体结构的影响
• 3.2.2 酒石酸系列添加剂对晶体形貌的影响
• 3.2.3 酒石酸系列添加剂对光吸收性能的影响
• 3结构与形貌的影响及光吸收性能研究'>3.3 EDTA-2Na、硫脲对WO₃结构与形貌的影响及光吸收性能研究
• 3晶型的影响'>3.3.1 不同添加剂对WO₃晶型的影响
• 3形貌的影响'>3.3.2 不同添加剂对WO₃形貌的影响
• 3光吸收性能的影响'>3.3.3 不同添加剂对WO₃光吸收性能的影响
• 3.4 本章小结
• 3结构及光催化性能的影响'>第四章 水热合成过程中添加剂阳离子对WO₃结构及光催化性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 添加剂阳离子对W03结构的影响
• 3晶型的影响'>4.2.1 添加剂阳离子对WO₃晶型的影响
• 3化学组成的影响'>4.2.2 添加剂阳离子对WO₃化学组成的影响
• 3形貌的影响'>4.2.3 添加剂阳离子对WO₃形貌的影响
• 3化学键特性'>4.2.4 WO₃化学键特性
• 3光催化性能的影响'>4.3 添加剂阳离子对WO₃光催化性能的影响
• 4.3.1 光催化研究机理
• 4.3.2 实验方法
• 3光吸收性能的影响'>4.3.3 添加剂阳离子对WO₃光吸收性能的影响
• 4.3.4 添加剂阳离子对六方相光催化性能的影响
• 4.3.5 反应动力学研究
• +对WO₃结构及光催化性能的影响'>4.4 K⁺对WO₃结构及光催化性能的影响
• +对WO₃晶型的影响'>4.4.1 K⁺对WO₃晶型的影响
• +对WO₃形貌的影响'>4.4.2 K⁺对WO₃形貌的影响
• +对WO₃比表面积的影响'>4.4.3 K⁺对WO₃比表面积的影响
• +对WO₃光催化活性的影响'>4.4.4 K⁺对WO₃光催化活性的影响
• 4.5 小结
• 3结构及光催化性能的影响'>第五章 水热条件对WO₃结构及光催化性能的影响
• 5.1 引言
• 3结构与形貌的影响及光催化性能研究'>5.2 水热温度对WO₃结构与形貌的影响及光催化性能研究
• 3晶型的影响'>5.2.1 水热温度对WO₃晶型的影响
• 3形貌的影响'>5.2.2 水热温度对WO₃形貌的影响
• 3光吸收性能的影响'>5.2.3 水热温度对WO₃光吸收性能的影响
• 3的光催化性能的影响'>5.2.4 水热温度对WO₃的光催化性能的影响
• 3结构与形貌的影响及光催化性能研究'>5.3 水热时间对WO₃结构与形貌的影响及光催化性能研究
• 3晶型的影响'>5.3.1 水热时间对WO₃晶型的影响
• 3形貌的影响'>5.3.2 水热时间对WO₃形貌的影响
• 3光吸收性能的影响'>5.3.3 水热时间对WO₃光吸收性能的影响
• 3的光催化性能的影响'>5.3.4 水热时间对WO₃的光催化性能的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文