纳米钒酸铋黄色颜料的制备与应用研究

摘要

钒酸铋是一种性能优良的黄色无机颜料，而且它具有光催化性、铁弹性等特性，因此这种材料不仅作为颜料广泛应用于食品、玩具、塑料、轿车漆、油墨等领域，而且在光催化等领域也具有广阔的应用前景。水热方法是一个典型的软化学方法，被广泛用于制备金属氧化物纳米材料。水热方法可以制备出高结晶度的产物，且产物的纯度高，粒度分布窄，分散性好。而且还可以通过调节水热反应条件来控制产物的形貌和物相结构。目前，已利用水热技术制备了多种纳米材料例如：量子点(纳米颗粒或纳米晶)、一维纳米材料(纳米纤维、纳米带、纳米管、纳米棒)、二维纳米材料(纳米片或纳米盘)以及其它的纳米结构材料。在本文中，通过水热方法制得了不同形貌的钒酸铋纳米材料，研究了BiVO<,4>纳米材料的微观结构和形成过程，探讨了微观结构和产物性质的关系，考察了反应参数对产物形貌和物相结构的影响。 (1)使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为添加剂来控制颗粒形貌，通过温和的水热反应制备了厚度为10-40nm，具有(010)优势晶面的BiVO<,4>纳米片。通过X-射线衍射(XRD)，配有X-射线能量弥散光谱(EDS)的场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)，X-射线光电子光谱(XPS)，红外光谱(IR)，透射电子显微镜(TEM)及高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)对制备所得纳米片进行了表征。对形成机理及反应温度及时间对产物的影响做了研究，纳米片的形成过程是经过一个两步结晶过程：首先，无定形的前驱体结晶形成四方相纳米晶，然后在SDBS存在的情况下四方相纳米晶聚集并转变成单斜相纳米片。紫外可见漫反射光谱显示相对于块体材料而言此BiVO<,4>具有突出的光谱反射选择性及优异的颜色性质，表明纳米片的颜料性能大大优于块体材料。另外相对于块体材料，在太阳光照射下对于降解RB，纳米片具有很高的光催化活性，这意味着它在太阳光催化方面具有潜在应用价值。 (2) 通过简单的一步法水热过程合成了哑铃形单斜相BiVO<,4>颗粒，颗粒长为2-4μm，两端直径为2-3μm，中间直径为1-2μm。通过XRD、SEM、FE-SEM、TEM、HRTEM、IR等技术对BiVO<,4>的哑铃形颗粒进行了深入的表征。整个哑铃形结构是由很多50-100nm的小颗粒组成的。哑铃形颗粒的形成是一个聚集生长的过程，首先是粒径小于lOnm的纳米粒子定向聚集形成50.100mn的二级粒子，然后这些二级粒子再聚集形成微米级的哑铃形结构。因此哑铃形颗粒是一个典型的多级纳米结构。哑铃形颗粒的大小、形貌和物相结构因反应条件的不同而变化。这一具有多级纳米结构的哑铃形颗粒的研究拓展了三维自组装纳米结构的研究内容。

目录

摘要

第一章绪论

第二章单斜相BiVO4纳米片的水热制备、形成机理、颜色及光催化性质

第三章哑铃形BiVO4颗粒的制备与表征

致谢

攻读硕士期间发表的论文