温和液相法制备钨酸盐微/纳米材料及其光学性能研究

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本文采用温和、简单的液相合成法并在p-环糊精的辅助下成功地制备出了一系列形貌良好的钨酸盐微/纳米材料。通过x-射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDX)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换拉曼光谱仪(Raman)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、荧光光谱(PL)等手段对产物进行表征。同时探索了相关实验条件对产物形貌的影响,并对其形成机理、光催化活性进行了初步研究。主要结果归纳如下:1.以硝酸铅和钨酸钠为原料,环糊精作为模板,通过室温陈化法制备出了海参结构的PbWO4层状微晶。通过对实验条件的探索,发现反应温度、pH值及表面活性剂的浓度等对产物的形貌有非常重要的影响,并且提出了海参状微晶的三步形成机理即成核、生长、熟化。此外,探索了所制样品在紫外灯照下对罗丹明溶液的光催化降解能力,结果表明,所制PbWO4晶体对罗丹明有很好的光催化降解效果,催化效率高达60.87%。2.采用温和的室温沉淀法结合p-环糊精的参与,成功地制备出了形貌良好的双圣诞树型PbWO4晶体。通过探索时间因素对产物形貌的影响,提出了双圣诞树结构形成的五步生长机理。并且发现,p-环糊精在产物的形成中起非常关键的作用。进一步,我们对产物进行了红外、拉曼表征。再以亚甲基蓝、孔雀石绿为光催化对象,对所制样品进行光催化性能检测,可见此PbWO4晶体呈现出了较好的光催化活性,尤其在催化剂的回收、再催化实验中,其表现出了非常高的稳定性。3.以常见易得的钨酸钠、硝酸钙为反应原料,在p-环糊精的帮助下,通过简单、经济的室温沉淀法合成路线制备出了新颖的CaWO4孪生微球。研究发现,反应过程中温度、添加剂的量等因素对产物的形貌影响较为明显。从而确定制备孪生球状CaWO4微晶的最佳反应条件为:p-环糊精的量为0.076g,反应温度为室温,搅拌时间为3h。通过观察不同反应时间下产物的形貌图,研究其生长过程,从而提出了一种形成孪生球的溶解-堆积机理。此制备方法简单环保,适合大规模的工业生产,便于推广应用。4.通过简单的超声法辅以p-环糊精、乙二醇的参与,制备出了多种形貌新颖的PbWO4晶体,如四角状、细长椎体结构、纳米花簇等。研究表明,乙二醇与水的体积比、p-环糊精的量、超声时间等因素对产物的形貌影响非常明显,并且通过控制这些实验参数实现了对不同形貌PbWO4晶体的控制合成。此外,还探索四角状PbWO4晶体的光催化活性,在紫外灯下以罗丹明为光催化对象进行催化实验,结果显示,其对罗丹明有一定的光催化降解能力。
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