發(fā)布時間：2020-07-13 03:16

【摘要】：隨著社會的不斷更新進步,納米科技與納米材料的研究越來越得到重視,世界很多國家開始投入研究和開發(fā)納米材料的應用,努力加快其大規(guī)模應用的進程。鉬基氧化物及其復合氧化物微納材料與其他材料相比具有良好的光學和電學性能,同時具有較高的穩(wěn)定性能,在電致變色,光致變色,催化和智能窗等領域有巨大的應用潛力。而鉬基微納材料的光學和催化性能受到其本身結構、形貌、組成等因素的影響。因此控制合成具有特殊結構,形貌和組成的鉬基氧化物及其復合物微納材料對提高其各項應用性能有著十分重要的意義。本文采用溫和的液相合成法,在合成過程中分別加入有機小分子和摻雜其他元素氧化物,水浴條件下成功合成了 h-Mo03微米棒,W03-Mo03空心微米球及Ti02-Mo03微米花束復合氧化物,研究所合成材料的形貌,結構,光致變色性能和光催化性能。本論文的具體研究工作分為:第一部分:采用殼聚糖為誘導劑,鉬酸銨溶液和鹽酸溶液為反應劑,首先在常溫的條件下將殼聚糖和鹽酸溶液混合均勻,然后再在溫度為90℃下反應,合成出h-Mo03微米花結構。通過改變反應時間,所加酸溶液的量,所加反應劑的順序,反應溫度以及殼聚糖的用量來考察其對樣品的尺寸和形貌的影響。對所得的樣品進行紫外和光致變色性能測試,結果發(fā)現(xiàn)隨著殼聚糖量的增加,樣品會發(fā)生明顯的紅移現(xiàn)象,變色結果顯示樣品的光致變色性能隨殼聚糖量的增加而有所提升。因此,可以通過控制不同反應條件來控制產物的尺寸和形貌,從而提高樣品的性能。第二部分:在60℃常壓的條件下,采用簡單的液相合成法,加入少量的鎢酸鈉,由于Mo元素與W元素處于同一族,性質相似,但是W03的成核速度遠遠大于Mo03,因此通過利用W03作為晶核,成功的合成了 W03-MoO3復合氧化物納米材料。通過改變鎢酸鈉和鹽酸的用量,反應時間,反應溫度和表面活性劑的量對樣品的形貌和尺寸進行調控。實驗發(fā)現(xiàn)表面活性劑的用量對樣品的光致變色性能有很大的影響,隨著表面活性劑用量的增加,樣品的變色性能隨之增強,這主要是由于表面活性劑PEG 6K中的羥基具有還原性,在變色的過程中能夠提供電子。本章節(jié)工作對于在溫和的條件下探索合成氧化物復合材料的條件和開發(fā)優(yōu)越的性能提供了新的思路。第三部分:先合成Ti02作為晶核,再加入鉬酸銨溶液合成Ti02-Mo03復合氧化物材料。通過控制Ti/Mo的比例,加入鹽酸溶液之后形成Ti02時的反應時間,加入鉬酸銨溶液之后的生長時間以及表面活性劑等條件來調節(jié)樣品的尺寸和形貌。對不同Ti/Mo比例所得的復合氧化物樣品進行光催化降解研究發(fā)現(xiàn):TiO2-MoO3復合氧化物的光催化降解性能與純的h-MoO3相比得到了大大的提升,當Ti/Mo比為1:2時樣品的純降解率最高。簡而言之,本論文采用簡單易行的液相沉淀法,合成了一系列鉬基氧化物及復合氧化物材料,通過控制反應的條件可以調控樣品的尺寸和形貌。對實驗得到的樣品進行性能測試研究,結果表明,鉬基復合氧化物材料不論在光致變色性能還是在光催化降解性能方面都比純鉬基氧化物優(yōu)越。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN304;TB383.1
【圖文】：

圖１．２（ａ）邋Ｍ0０３八面體結構；（ｂ）ａ－Ｍｏ０３結構示意圖；（ｃ）Ｐ－Ｍｏ０３結構示意圖；（ｄ）Ｍｏ０３－ｎ逡逑結構不意圖；（ｅ）邋ｈ－Ｍｏ0３結構不意圖（截面）；（ｆ）邋ｈ－ＭｏＯ；結構不意圖（正面）逡逑１．４鉬基納米材料的制備方法逡逑

型中Ｍｏ０６八面體是以共棱和共頂角的方式連接在一起，形成了一個平面層，范逡逑德華力將層與層之間連接起來。而ａ－Ｍｏ０３和Ｍｏ０３－ＩＩ中的層與層之間的排列方式逡逑有區(qū)別，錯開了半個晶胞單元。如圖１．１所示為ａ－Ｍｏ０３結構的剖面圖［２１］（其中逡逑0ｔ只與一個Ｍｏ原子結合，Ｏａ與兩個Ｍｏ原子結合，Ｏｓ與三個Ｍｏ原子連接），ａ－Ｍｏ０３逡逑中層與層之間的Ｍｏ原子的距離大約為１．４邋ｍｎ［２２］。形成一個二維無限延伸的平面逡逑層，構筑成三維正交晶相。Ｐ－Ｍ0０３和ｈ－Ｍｏ０３的基本結構單元Ｍｏ０６八面體是一逡逑種扭曲的Ｒｅ０３結構。｜３－Ｍｏ０３中的Ｍｏ０６八面體間以共享頂點的方式連接在一起逡逑形成三維結構，在高溫下可以轉化為穩(wěn)定的ａ－Ｍｏ０３。ｈ－Ｍｏ０３中的Ｍｏ０６八面體形逡逑成一維孔道結構，每三個Ｍ0０６八面體以共頂點的方式組合成一個結構單元，然逡逑后以共棱的方式形成鋸齒鏈，最后三維堆積在一起，形成六方隧道結構。如圖１．２逡逑所示為所有三氧化鉬的晶體結構示意圖［１２，邋２３］。從ｈ－Ｍ0０３的晶體結構圖中可以看逡逑出，ｈ－Ｍ0０３孔道的位置上有許多空位，可以為單價正離子的進入提供空間。從所逡逑有結構中可以發(fā)現(xiàn)

華一凝結法等。所有上述方法都會涉及一般粒子的生長過程：粒子成核一晶核生逡逑長一晶體凝聚等。ＧＢ．Ｒｅｄｄｙ等［２５］通過使用物理氣相沉積法得到了（ｘ－Ｍ0０３分級微逡逑米球結構，并考察了沉積溫度對形貌的影響（圖１．３所示），性能測試結果顯示得逡逑到的微米球結構在室溫下，紫外一可見區(qū)域有很好的光致發(fā)光性能。逡逑Ｂ．Ｇ．Ｊｅｙａｐｒａｋａｓｈ等［２６１采用的是噴霧熱解技術成功合成了不同厚度的ａ－Ｍｏ0３薄膜逡逑納米結構，性能測試結果顯示厚度為５２０邋ｎｍ的ａ－Ｍｏ0３在室溫下對０．５邋ｐｐｍ的三逡逑甲胺的響應和恢復時間分別為３２秒和１５秒。Ｓ．Ｅ．邋Ａｌｅｋｓａｎｄｒｏｖ等人［２７］通過化學氣逡逑相沉積法合成了邋ＭｏＳ２納米球結構，平均粒徑在０．６－１邋（ｉｍ之間。Ｒｏｎｇ邋Ｔｕ等人［２ｆ！｜逡逑采用化學氣相沉積法合成了邋Ｍ0０３納米粒子，其尺寸在１．５－６０ｎｍ之間，大大的提逡逑升了其對亞甲基藍的光催化降解性能。Ｘｉａｏｈｕｉ邋Ｃｈｅｎ等［２９１在氬氣的氛圍中利用化逡逑學氣相沉積法，用單質鉬作為原料在高溫條件下成功合成了邋ｈ－Ｍ0０３納米片。氣相逡逑法由于操作比較方便，所以是常用來制備納米材料的一種方法。逡逑ｍｍ．逡逑悘灥逡逑圖１．３不同邋＞幾積溫度待到的樣品的ＳＥＭ圖：（ａ）取初的Ｍｏ0ｖ，（ｂ）在至溫下〉幾積；（ｃ）在逡逑３００°Ｃ下沉積？

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

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本文編號：2752879