钒氧化物纳米材料的合成、表征及催化性能

论文摘要

制备具有新颖形貌并具有优异性能的纳米材料是纳米材料研究领域一个热点。本文以水热法,水热/溶剂热法为基础,合成了具有不同形貌的钒铜矿Cu0.85V2O5和水钒铜矿Cu3V2O7（OH）2·2H2O复合纳米材料、介稳态V10O24·12H2O纳米结构及其灼烧而转化成的V2O5纳米颗粒和CdS半导体材料,采用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、X-射线衍射仪（XRD）、X-射线光电子能谱仪（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、紫外可见光谱仪（UV-vis）等手段对所得产物进行了表征,主要结果如下:（1）应用柠檬酸作为“帽子试剂”,采用一种简单的水热法成功地合成了由钒铜矿Cu0.85V2O5和水钒铜矿Cu3V2O7（OH）2·2H2O组成的具有“花”与“果”双重形貌的复合氧化物纳米材料。结果表明铜钒比和反应时间都对最终产物的物相组成和形貌有较大影响。该复合纳米材料对亚甲基蓝MB具有很强的催化降解能力,在短短的五分钟内降解率便达到了83.6%,而且具有很好的结构稳定性和优良的可重复利用性。催化剂的加入量、MB溶液的起始浓度、MB溶液的pH值、反应温度、氧气的有无、催化剂本身的组成都对整个催化过程具有十分重要的影响。（2）采用市售五氧化二钒（V2O5）作为前驱体,在聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）和过氧化氢（H2O2）的共同作用下,通过简单的水热反应制得了多孔球状单斜相的V10O24·12H2O纳米晶体。通过在马弗炉中的氧化灼烧,该纳米晶体可以非常方便地转化为四方相的V2O5纳米颗粒。通过时间实验,我们讨论了可能的生长机理。并应用循环伏安法（CV）比较了二者的电化学性质,还研究了二者的光催化性能。（3）以单质硫S和醋酸镉为反应原料,以水和乙二醇（EG）作为混合溶剂,在180℃下水热/溶剂热反应12 h,合成出了六角形棒组成的花状CdS纳米材料,探讨了反应时间、反应温度、EG的体积比和反应原料的摩尔比对产物形貌的影响及晶体可能的生长机理,并研究了它的光催化性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料的性能与应用
• 1.3 纳米氧化物与硫化物的合成方法
• 1.4 钒氧化物纳米材料的研究进展
• 1.5 本文的选题思路及研究内容
• 2 实验部分
• 2.1 试剂
• 2.2 仪器
• 2.3 实验方法
• 2.4 表征方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 钒铜复合氧化物纳米材料的合成与应用
• 3.2 钒氧化物纳米材料的合成与应用
• 3.3 硫化镉纳米材料的合成与应用
• 4 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间完成的主要论文