钨基杂多酸/分子筛复合材料制备、表征及性能研究

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杂多酸作为一种无机金属氧簇类化合物,具有丰富的结构和许多优异的特性。近些年来,杂多酸基复合材料已被广泛应用于光催化降解废水等领域,并展现了优异的光催化性能。本论文通过不同的方法分步合成,成功制备得到了杂多酸/分子筛复合材料,并对其制备方法和催化性能及机制进行探究。而后制备合成不同形貌的杂多酸,探究其生长过程,对其复合材料的催化性能优劣及影响因素进行进一步研究。主要研究工作如下:首先,制备合成了具有饱和Keggin结构的钼钨混配型杂多酸酸盐SiW9Mo3。并通过两种不同复合方法合成了杂多酸/分子筛复合材料SiW9Mo3/MCM-41和SiW9Mo3/MCM-41/NH2。通过 FT-IR、XRD、SEM、TEM、UV-vis 等测试手段对杂多酸的结构进行了系统的表征。结果表明杂多酸及其复合材料始终保持着稳定的Keggin结构,在紫外和可见光区具有良好的光响应活性。其次,对杂多酸/分子筛复合材料进行光催化实验及光催化机制测试。实验结果表明复合材料SiW9Mo3/MCM-41的光催化能力强于复合材料SiW9Mo3/MCM-41/NH2。并且在染料浓度为30 mg/L和溶液pH值为7的条件下,催化剂SiW9Mo3/MCM-41对亚甲基蓝溶液的降解率最高,可达97.6%。循环实验2次,催化效率依然保持较高。最后,通过调控合成过程中的模板剂,获得短管状和圆球状两种不同形貌的杂多酸,并深入探究了复合材料的生长过程。并对其进行光催化性能测试。经研究发现,四丁基溴化铵的加入量和复合反应时间两个因素对复合材料的光吸收范围和光催化性能产生影响。与此同时,进一步研究了两种不同形貌的杂多酸复合材料光催化性能的优劣。并得出结论:随着添加剂加入量的增加,催化剂的光催化能力显著提升,其中圆球状杂多酸复合材料的光催化能力优于管状杂多酸复合材料。
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