3D花状Zn3(OH)2V2O7.2H2O微球的控制合成、改性及光催化性质

摘要

本论文旨在研究分级结构焦钒酸锌(Zn3(OH)2V2O7·2H2O)花状微球的控制合成，改性及光催化性质。使用简单化学沉淀法，在温和条件下较短时间内合成形貌规整分散性良好的3D花状焦钒酸锌微球，研究了分级结构的生长过程及样品光催化活性;在此基础上，利用化学沉积法制备了分级结构Ag2O/Zn3(OH)2V2O7·2H2O复合光催化剂，研究了两种半导体的复合对样品光催化活性的影响;利用简单化学沉淀法制备Cu掺杂Zn3(OH)2V2O7·2H2O，研究了不同掺杂比产物的光催化活性及其作用机理。
　　论文主要工作概述如下:
　　1.3D花状焦钒酸锌的控制合成及光催化性能
　　通过简单的化学沉淀法成功制备了3D花状焦钒酸锌微球，反应条件为70℃10h，未使用任何表面活性剂。此外，通过加入不同浓度PVP作为表面活性剂达到控制微球尺寸的目的。通过XRD、FT-IR、SEM、TEM、BET、光致发光光谱(PL)、光电转换谱、UV-vis等一系列手段对合成产物进行表征。通过时间实验研究了分级结构花状微球的生长过程，探索其生长过程，样品的光催化活性通过光催化降解MB实验进行考察。结果显示，所制备的焦钒酸锌花状微球形貌规整，分散性良好，使用PVP作为表面活性剂后，微球的尺寸不同程度的减小。样品的尺寸对光催化性质有较明显的影响，其中最小颗粒的样品（PVP浓度最高）显示了最高的光催化性能。
　　2.分级结构Ag2O/Zn3(OH)2V2O7·2H2O的合成及其增强的光催化性能
　　通过复合窄带隙的Ag2O纳米颗粒对已合成的分级结构3D花状焦钒酸锌微球进行改性，设计合成了一系列不同配比的分级结构Ag2O/Zn3(OH)2V2O7·2H2O光催化剂。通过XRD、FT-IR、SEM、TEM、TEM、PL、UV-vis等一系列手段对合成产物进行表征，并且研究了氧化银复合焦钒酸锌的可见光催化活性。结果显示:在不改变基底焦钒酸锌分级结构的前提下，直径为几十纳米的氧化银颗粒负载在3D花状微球的花瓣上。对MB的降解实验结果显示，与原样（3D花状焦钒酸锌微球）相比，所有复合样品均显示了增强的光催化活性，且随着氧化银负载量的升高其光催化活性先升高再降低，复合量为25％的样品表现了最高的光催化活性。氧化银的复合对增强的光催化活性有着重要的作用，并研究了可能的作用机理。
　　3.Cu掺杂Zn3(OH)2V2O7·2H2O的合成、表征及光催化性能
　　使用简单化学沉淀法制备了一系列Cu掺杂Zn3(OH)2V2O7·2H2O，通过XRD、FT-IR、SEM、UV-vis等一系列手段对合成产物进行表征，通过光催化降解MB实验研究了掺杂产物的光催化活性，并研究了可能的作用机理。结果显示当掺杂比小于0.6时，产物晶相仍然为焦钒酸锌的六方晶相，SEM照片显示样品依然部分保持了3D花状微球形貌，UV-vis结果显示Cu的掺杂使样品对可见光的响应有了很大的提高，亚甲基蓝降解实验表明样品光催化活性相对于纯的焦钒酸锌花状微球有很大的提高，掺杂比为0.6的样品显示最高的光催化活性。样品特殊的微观结构和增强的光吸收是光催化性能主要的影响因素。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 半导体光催化剂

1．2．1 半导体光催化的基本原理和应用

1．2．2 光催化剂的合成与改性

1．3 钒系光催化材料的性质和应用

1．3．1 钒系光催化的研究现状

1．3．2 焦钒酸锌材料的应用

1．4 本论文主要研究工作

参考文献

第二章 分级结构Zn3(OH)2V2O7·2H2O花状微球的控制合成及其光催化活性

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要试剂与仪器

2．2．2 Zn3(OH)2V2O7·2H2O微球的合成

2．2．3 Zn3(OH)2V2O7·2H2O微球的表征

2．2．4 Zn3(OH)2V2O7·2H2O微球的光催化性质研究

2．3 结果与讨论

2．4 本章小结

参考文献

第三章 分级结构Ag2O／Zn3(OH)2V2O7·2H2O的合成及其增强的光催化活性

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要试剂与仪器

3．2．2 Ag2O／Zn3(OH)2V2O7·2H2O光催化剂的合成

3．2．3 Ag2O／Zn3(OH)2V2O7·2H2O光催化剂的表征

3．2．4 Ag2O／Zn3(OH)2V2O7·2H2O光催化剂的催化性质研究

3．3 结果与讨论

3．4 本章小结

参考文献

第四章 Cu掺杂Zn3(OH)2V2O7·2H2O的合成、表征及光催化性能

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要试剂与仪器

4．2．2 铜掺杂焦钒酸锌样品的合成

4．2．3 铜掺杂焦钒酸锌样品的表征

4．2．4 铜掺杂焦钒酸锌样品的光催化性质研究

4．3 结果与讨论

4．4 本章小结

参考文献

第五章 全文总结及展望

硕士期间发表论文情况

致谢