新型钙钛矿类纳米纤维的设计、合成及性能研究

来源 :山西师范大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:liongliong547
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近年来,由于环境污染问题日益严重,光催化的研究引起了科研人员极大的兴趣。在众多光催化剂中,TiO2由于其较高的光催化活性而得到了广泛的应用。但是,TiO2的能带较宽,只能吸收近紫外光。为了提高太阳光的利用率,ABO3型钙钛矿氧化物成为了研究热点。众所周知,比表面积是影响材料光催化活性的一个重要因素。纳米粒子虽然比表面积较大,但是它在水溶液中容易发生团聚,不利于光催化活性的提高。而纳米纤维最大的优点就是比表面积大,表现出独特的物理化学性质。目前,静电纺丝法是制备纳米纤维最简单、高效的一种方法。本论文以聚乙烯吡咯烷酮和各种金属硝酸盐为原料,通过改变混合溶剂比例和金属硝酸盐含量,采用静电纺丝法制备出多孔纳米带、细纤维、棒状纤维、带状纤维的LaFeO3。利用XRD、SEM、TEM测试手段对所制得的样品进行结构和形貌表征,并比较不同形貌LaFeO3的光催化活性。结果表明,所制备出的样品都属于正交晶系的钙钛矿结构。随着乙酸含量的增大,纤维的直径逐渐减小。同时,增大硝酸盐含量,纤维呈现带状。在光催化活性测试中,多孔纳米带LaFeO3的光催化活性最高。对于钙钛矿复合氧化物,A位元素可以被多种稀土或碱土金属元素取代。本论文通过改变A位元素,采用静电纺丝法制备出了Ca2Fe2O5纳米纤维。结果显示,当A位阳离子半径不够大时,A位阳离子和O就不能形成紧密堆积,使钙钛矿结构中部分BO6八面体转换为BO4四面体,形成类钙钛矿结构如钙铁石结构(Ca2Fe2O5)。随着硝酸盐含量的增大,样品形貌逐渐由珠状纤维向直径均匀的纤维转变。同时,光催化结果表明,当硝酸盐含量为18%时制备出的Ca2Fe2O5纳米纤维的光催化活性最高。在钙钛矿复合氧化物中,A位元素被部分取代后,可以提高其光催化活性。本论文制备了一系列Ca掺杂的La1-xCaxFeO3(x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.25)纳米纤维。结果表明,随着掺杂量的增大,样品的XRD特征衍射峰逐渐向衍射角较大的方向偏移,纤维的直径也随之减小。随着Ca含量的增加,La1-xCaxFeO3的光催化活性逐渐增大。当掺杂量为0.1时,La0.9Ca0.1FeO3纤维的光催化活性最高。继续增大掺杂量,光催化活性减小。
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