【摘 要】
：
光催化技术不仅可以进行制氢反应,还可以催化还原CO2产生燃料、降解污染物等等,应用十分广泛。光催化技术主要依赖于催化剂,而催化剂结构众多,层状的钙钛矿结构由于具有一系列优良的性质而备受材料学家的关注。本论文主要是通过高温固相法合成几种含Ta、Nb的Dion-Jacobson型层状钙钛矿材料Cs Bi2Ti2MO10（M=Nb,Ta）以及固溶体Cs(La1-xBix)2Ti2NbO10（x=0,0.
论文部分内容阅读
光催化技术不仅可以进行制氢反应,还可以催化还原CO2产生燃料、降解污染物等等,应用十分广泛。光催化技术主要依赖于催化剂,而催化剂结构众多,层状的钙钛矿结构由于具有一系列优良的性质而备受材料学家的关注。本论文主要是通过高温固相法合成几种含Ta、Nb的Dion-Jacobson型层状钙钛矿材料Cs Bi2Ti2MO10（M=Nb,Ta）以及固溶体Cs(La1-xBix)2Ti2NbO10（x=0,0.1,0.2,0.3）;通过高温固相法和光驱动下的离子交换法合成了Ruddlesden-Popper型层状材料LiHSrTa2O7,并且探究了以上一系列材料的光催化制氢性能以及其他的物理化学性质。本文的具体工作包含了以下几个方面:（1）通过传统的高温固相法合成了层状钙钛矿材料Cs Bi2Ti2Ta O10和Cs Bi2Ti2NbO10,借助X射线粉末衍射法确定了化合物的物相结构。通过N2吸附脱附曲线和Brunauer-Emmett-Teller法分析了Cs Bi2Ti2MO10（M=Ta,Nb）两者的比表面积。利用紫外可见漫反射光谱推算出Cs Bi2Ti2Ta O10和Cs Bi2Ti2NbO10的带隙分别为3.34 e V和3.32 e V。光催化实验表明,催化剂在高压汞灯照射下,Cs Bi2Ti2Ta O10和Cs Bi2Ti2NbO10均不能催化分解纯水制氢,但是加入体积分数为20%的甲醇后,产生氢气的速率为分别为26μmol/h/g和13μmol/h/g。采用光沉积法负载助催化剂进行优化,结果表明两个样品负载了1wt%Pt后,在纯水和甲醇溶液中的催化制氢速率均大大提高,Cs Bi2Ti2Ta O10的速率分别为121μmol/h/g和230μmol/h/g,而Cs Bi2Ti2NbO10的活性分别为112μmol/h/g和189μmol/h/g。对Cs Bi2Ti2Ta O10进一步探究助催化剂量的影响,当双负载0.5wt%的Pt和Pd时,甲醇溶液中活性达到了306μmol/h/g,比母体提高了10多倍。（2）Cs La2Ti2NbO10作为响应紫外光的催化剂,与Cs Bi2Ti2NbO10均属于DJ型层状钙钛矿,且La3+与Bi3+半径接近。本文采用高温固相法成功合成了一系列固溶体Cs(La1-xBix)2Ti2NbO10（x=0,0.1,0.2,0.3）。利用粉末X射线衍射、紫外可见漫反射光谱和Brunauer-Emmett-Teller法鉴定了固溶体物相纯度、光学吸收和比表面积。当x=0.1时,Cs(La0.9Bi0.1)2Ti2NbO10母体活性最高,通过负载方法、助催化剂、负载量等进行优化筛选,发现采用KBH4还原法对样品负载0.25wt%Pt和0.25wt%Pd时,在纯水和甲醇溶液中的催化活性分别达到了1311μmol/h/g和4839μmol/h/g。本实验还设计了量子效率测试,在295 nm单色光照射下,催化剂Cs(La0.9Bi0.1)2Ti2NbO10-0.25wt%Pt+0.25wt%Pd在甲醇溶液中表观量子效率最高可以达到24.8%。（3）研究表明RP相层状钙钛矿Li2SrTa2O7在紫外光照射下显示出了制氢活性,但是对光催化后的样品进行分析,有趣地发现Li2SrTa2O7会向LiHSrTa2O7转化,即:在纯水中光驱动下,两者可以不断地进行离子交换,而甲醇的加入则会延缓这种交换,使得溶液中存在稳定的两相。借助光催化实验对Li2SrTa2O7和LiHSrTa2O7进行研究,发现在纯水体系中Li2SrTa2O7比LiHSrTa2O7稳定性高,可以长时间稳定存在并进行转化,但是在酸性条件下会加速两者结构的破坏,这对光催化实验是很不利的。
其他文献
镍基高温合金以镍为基体,在65℃～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗腐蚀能力,由于其高强度、高韧性等特点,以致在加工小孔时传统方法受到诸多限制,因此,进一步研究在镍基合金上的成孔技术有重要意义。主要工作为电解加工结合掩模板技术在镍基合金上形成小直径通孔,具体内容包括建立电解液体系,获取最佳工艺参数,分析阳极溶解过程和机理,讨论电解液循环可能性。（1）采用电化学法分析氯化钠、硝酸钠、硝
环氧树脂作为一种重要的热固性高分子材料,除了应用于发光二极管（LED）、电器、工艺饰品、电子层压板、建材、涂料、风机叶片等民用领域,还广泛作为国防军工及航空航天的构件。在航空航天和军工国防等高端应用中,材料的稳定性和寿命是设备长期可靠工作和稳定性的保证。环氧树脂的使用环境恶劣,损伤因素复杂,包含高温、辐照、湿度、p H等多种因素。目前,环氧树脂损伤研究还存在微观损伤机理不明确,损伤退化关联性不清等
由于4d10电子构型的Te6+不具有ns~2(Bi3+,Pb2+)与nd~0(Nb5+/Ta5+,Mo6+/W6+)离子的Jahn-Teller畸变效应,因此通常不能带来有趣的物理性质,使得人们对碲（Ⅵ）酸盐的关注和研究较少。本论文以双钙钛矿、石榴石及Ca Fe2O4型三种经典结构类型为研究对象,运用碱金属和稀土金属离子共取代原结构中阳离子的方法设计合成了一系列新型复合金属碲酸盐,并对其离子导电、
卟啉及其衍生物由于具有良好的大π共轭体系、热稳定性和良好的生物医学活性,已被广泛的应用到非线性光学和生物医学领域。而目前大多数的研究集中在卟啉及其衍生物的三阶非线性光学性质,这是由于其具有中心对称。因此在卟啉中引入薁以期望打破其中心对称,从而增加其二阶非线性光学性质。而且目前在实验上已经成功合成薁基修饰的卟啉,这为本工作奠定了基础。本工作具体内容如下:在原始卟啉上以不同方式（单键相连、融合）引入薁
交链孢霉烯及其衍生物作为丝状真菌的次生代谢物,其独特的结构吸引了众多科学家的研究兴趣。该类化合物广泛出现在食物链中,具有一定的毒性,即使在低浓度下,也会对人类健康构成严重威胁。具有交链孢霉烯骨架结的双酯化合物具有一定的生物活性,有重大的研究价值。例如,部分青蒿素衍生物中具有双酯结构,被认为是青蒿素在抗疟疾过程中的重要中间体。另外,鼠尾草属植物中含有大量具有生物活性的二萜类化合物,与具有交链孢霉烯骨
电催化CO2还原在常温常压下可以利用可再生能源所产生的电能将温室气体CO2转化为具有工业价值的化学品或燃料,是实现化学储能以及碳中和的有效途径之一。但在CO2转化方面还存在诸多问题,如理想产物的选择性较差、过电势较高、催化剂活性较低等,这些问题制约着电化学CO2还原的工业化应用。目前,电催化CO2还原的主要研究方向仍然是探索高效的电催化剂;设计并改性催化剂来提高产物的效率以及选择性是一条可行之路。
水资源问题已经成为诸多国家经济发展的重要制约因素,我国水资源问题尤为突出。随着工业的发展,人工合成的有机物越来越多,有机废水的不完全处理与大量排放,使其在水体中大量积累,对生态环境和人类健康构成严重的威胁,特别是难降解的抗生素,近年来频繁地在地下水和地表水中检出。基于过硫酸盐的高级氧化技术因其降解效率高、环境友好、易操作以及抗干扰能力强等优势被广泛运用于水体持久性有机物的去除。不断探索高效且环境友
随着新能源技术的发展,H2的需求量越来越大,为了满足人类日益增长的清洁能源需求,光催化裂解水制氢技术经过不断地研究得到了巨大的发展。ZnS和类石墨氮化碳（g-C3N4）具有无毒,制备成本低廉,光响应能力强等诸多优点,因此获得了研究者们的青睐。本文选取g-C3N4和ZnS作为研究对象,根据各自的特点采用不同的方法,对催化剂的性能进行改进,并通过X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、电子顺
随着能源危机和环境污染问题日益严峻以及可再生能源的不断消耗,提高常规能源的应用效率迫在眉睫,电化学能量储能装置在能源存储和转换中发挥着巨大作用。在现存的储能装置中,超级电容器作为一种很有应用前景的电化学存储技术,具有循环性能优越、充放电速度快、安全、环保和功率密度高等特点。然而,相对较低的能量密度阻碍了其进一步的开发和大规模应用。最大限度地提高电极材料的电势窗以及开发具有较高比能量的电极材料是提高
近年来,随着资源枯竭,人口增加,迫切需要高能量密度和高功率密度的设备,高效的能量储能装置引起人们的极大关注。超级电容器,又称为电化学电容器,是下一代功率器件中有广阔前景的储能设备之一。与传统的电池相比,超级电容器具有高功率密度、快充放电速率、长循环寿命等特点。在需要不间断电源和负载均衡的情况下,它们在补充或更换电池方面发挥着重要作用,但是能量密度低的缺陷严重阻碍其发展。电极材料是高性能超级电容器的