新型纳米金属氧化物光催化材料的制备与性能研究

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1、河北工业大学硕士学位论文新型纳米金属氧化物光催化材料的制备与性能研究摘要本文采用电化学阳极氧化法，在不同的电解液中通过改变电解电压、时间、温度、浓度等因素制备具有规则形貌和结构的钽（铌）酸盐，并对制备的钽（铌）酸盐进行光催化和光电性能研究。1.在KOH水溶液中采用阳极氧化法制备微锥KTa5O13。通过一系列实验得出在15M～20MKOH水溶液中，水浴温度保持70℃，氧化电压20V，氧化3～4h能够制备出锥状KTa5O13微米结构，在此条件下形成的锥状钽酸钾的最大直径约为47μm～85μm。实验结果表明微锥KTa

2、5O13具有良好的催化和光电性能。2.在NaOH水溶液中采用阳极氧化法制备微棒NaTaO3。经过大量的探索试验发现在30%NaOH水溶液中，水浴温度保持50℃，氧化电压20V，氧化2h后制备出了棒状NaTaO3微米结构，在此条件下形成的棒状NaTaO3的长度约为12.8μm，直径约2.3μm。光电流测试结果表明微棒NaTaO3仅在紫外灯光照下，就能体现较高的光电性能，受外加偏压的影响比较小。3.在Ba(OH)2水溶液中采用阳极氧化法制备微棒Ba0.5TaO3。由探索试验得出在10%Ba(OH)2水溶液中，水浴温

3、度保持65℃，氧化电压30V，氧化100min后能够制备出棒状钽酸钡微米结构，在此条件下形成的棒状钽酸钡的长度约为8.5μm，直径约为1.0μm。光电流测试结果表明微棒Ba0.5TaO3在紫外灯光照下，表现出很好的光电特性，而且光电流强度受外加偏压的影响比较大。4.在NaOH水溶液中采用阳极氧化法制备微棒NaNbO3。大量的探索试验表明在30%NaOH水溶液中，水浴温度保持40℃，氧化电压20V，氧化10～12h能够制备出棒状铌酸钠微米结构，通过光电流测试NaNbO3表现出较好的光电特性，光电流强度随着外加偏压

4、的增加光电流强度增大。关键词：阳极氧化，KTa5O13，NaTaO3，Ba0.5TaO3，NaNbO3，光催化，光电性能i新型纳米金属氧化物光催化材料的制备与性能研究PREPARATIONANDPROPERTIESOFPHOTOCATALYTICNANOMATERIALSOFNEWMETALOXIDEABSTRACTInthispaper,Tantalate(Niobate)withregularlymorphologiesandstructuresweresynthesizedusinganodicoxida

5、tionbychangingthevoltage,time,temperature,concentrationinthedifferentelectrolytes.Photocatalysisandphotoelectricityofpreparedtantalate(niobate)werealsoinvestigated.1.KTa5O13microconeswerepreparedbyanodicoxidationinKOHelectrolyte.Asetofanodizationexperimentsw

6、erecarriedoutinordertoinvestigatetheinfluentialfactorsonthemorphologyoftantalumsurface.AndtheexperimentalresultsshowthatKTa5O13microconesstructureswithamaximumdiameterrangeof47μmto85μmcanbeobtainedontantalumsurfaceafteranodizationin15～20MKOHelectrolyteat20Va

7、nd70℃for3～4h.KTa5O13microconesshowagoodperformanceinphotocatalysisandphotoelectricity.2.NaTaO3microrodsweresynthesizedbyanodizationinNaOHelectrolyte.Afteralotofexperimentsexploration,itisfoundthatNaTaO3microrodswithanaveragelengthof12.8μmandadiameterof2.3μmc

8、anbeformedontantalumsurfaceanodizedat20Vand50℃in30%NaOHelectrolytefor2h.Inthephotocurrentresponsemeasuresanalyses,theNaTaO3microrodsshowsthatthephotocurrentdensityforNaTaO3microrodsisratherhigha