SmOCl及其复合物的制备及性能研究

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1、一一？？？０１：１８论文分类号：．学校代码０７０１５（００７学号：０２＿浼基科我ＡｆＳＨＡＡＮＸｉＵＮ丨ＶＥＲＳＩ１ＴＯＦＳＣ／ＥＷＣＥＳＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔｈｅｓ’ｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅＳｍＣｌ及其复合物的制备及性能研究张浩指导教师姓名：殷立雄学科名称：材料物理与化学论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：SmOCl及其复合物的制备及性能研究学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：材料科学与工程学院硕士生：张浩导

2、师：殷立雄教授2018年5月SynthesisandPropertiesInvestigationofSmOClandIt’sComplexesAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByHaoZhangSupervisor:Prof.LixiongYinMay2018SmOCl及其复合物的制备及性能研究摘要随着工业的发展，大量工业有机物污染物排入水中造成水体受到严重污染

3、，解决水体污染问题实现人与自然的和谐相处成为了科技工作者研究的热点。光催化技术是利用光激发半导体产生电子-空穴对的氧化还原能力对水中污染物进行氧化还原使得污染物转变为对水体没有污染的小分子。与传统的污水处理方式相比，光催化技术具有能耗低、二次污染小等特点。稀土元素具有特殊的能级结构，在光催化领域有着巨大的应用潜力。本论文探究了Sm(OH)2Cl和SmOCl及其复合物的制备工艺，并研究了其光学性能、光催化性能。本论文以SmCl3·H2O为原料，采用溶剂热法制备出了Sm(OH)2Cl晶体，探究了溶剂热过程中反应时间、添加剂加入量（TAA）及溶剂种类对Sm(OH)2Cl晶体结构的影响，并对Sm(OH

4、)2Cl晶体的生长机制进行了探索。结果表明，由于TAA的加入使得Sm(OH)2Cl晶体的生长方式发生变化。通过改变反应溶剂，可以获得具有不同微观结构的Sm(OH)2Cl晶体。通过光降解罗丹明B对制备样品光催化活性进行了研究，采用异丙醇为溶剂制备的Sm(OH)2Cl晶体对罗丹明B具有最高的降解活性。通过研究其能级结构发现该样品具有最低的导带电位，表明样品高的光催化性能可能是由于样品受光激发后光生电子具有最强的还原能力所致。通过两步法制备出了SmOCl晶体，研究了热处理温度、时间及前驱体结构对SmOCl晶体结构的影响。结果表明随着热处理温度的增加会导致（102）晶面发生偏移，同时热处理温度对制备S

5、mOCl晶体的能级结构会产生较大影响。SmOCl晶体在生长过程中经历了晶粒析出、晶粒生长、晶粒自组装和晶体生成等四个生长阶段。采用乙醇为溶剂合成前驱体所制备样品暴露出了（110）晶面，而（110）晶面的暴露会导致样品的吸光性能发生蓝移。采用Ag负载SmOCl可以有效扩宽样品的光吸收范围改善样品的光催化性能。通过改变AgNO3加入量研究了Ag负载量对制备样品光催化性能的影响，表明当AgNO3加入量为15%时所制备样品对罗丹明B展示出了最好的降解活性，在光照70min后，其对罗丹明B的降解达到了95%以上。通过选用不同晶体结构的SmOCl和Ag进行复合，表明(110)晶面的暴露不I利于样品光催化性

6、能的提升，这可能是由于（110）的暴露不利于光生载流子的迁移，导致光生电子-空穴的复合效率提高，使得电子-空穴对失去了催化活性。关键词Sm(OH)2Cl，SmOCl，Ag负载SmOCl，光催化，溶剂热IISynthesisandPropertiesInvestigationofSmOClandIt’sComplexesABSTRACTWiththedevelopmentofindustry,alargeamountoforganicmaterialsaredischargedintothewaterandleadtoseriouspollutionofthewater.Itisahotrese

7、archtopicforscientiststosolvetheproblemofwaterpollutioninharmonybetweenmanandnature.Photocatalytictechnologycanutilizeilluminationinducedsemiconductortoproduceredoxabilityofelectron-holepairswhichcanr