Nb3O7F纳米材料热特性及光谱特性改性研究

摘要

半导体光催化剂在解决环境污染问题方面拥有美好前景，近年来备受关注。Nb3O7F新型半导体光催化剂，与TiO2具有相似的电子结构和能带结构、良好的耐光腐蚀性和低的载流子复合速率，在未来有望获得广阔应用。然而，Nb3O7F纳米化制备工艺和光谱吸收是限制其应用的两个关键因素。本文采用水热法制备Nb3O7F纳米材料，研究了Nb3O7F材料的热稳定性；同时，利用纳米化和杂化方式改善Nb3O7F的光谱响应。具体研究内容如下： 1. 采用静态热分析法研究了Nb3O7F材料的热特性。发现当温度低于400 ℃时，Nb3O7F 热稳定性良好；在 500 ℃ 以上 Nb3O7F 逐渐分解并生成了Nb3O7F/Nb2O5杂化体系，由于两种物质的协同作用，该杂化体系的载流子传输性能得到增强，光催化活性明显提升。 2. 以蚕丝为模板剂，采用溶剂热法合成了两相共存Nb3O7F纳米粒子。蚕丝中Al杂质的置入，改变了Nb3O7F的晶格结构，导致晶体结构发生重排，从而形成了两种物相共存的Nb3O7F纳米晶。这种两相共存Nb3O7F纳米材料具有更高的光谱吸收和光催化活性。 3.利用超声剥离辅助两步水热法合成了Nb3O7F/XS2（X=Mo，W）二元杂化体系。该二元杂化体系的光谱吸收边明显红移，能带结构显著优化，且载流子传输能力得到增强，光催化反应速率是纯Nb3O7F的3倍多。

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