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由于具有光致发光、光催化及生物传感等性能,作为一个传统的体系材料——稀土磷酸盐多年来仍然是无机功能材料领域的研究热点之一,对其开展新结构新性能的研究,具有一定的研究意义和应用价值。 本论文采用熔盐法合成了4个碱金属稀土磷酸盐晶体材料,分别是KTbP4O12、CsTb(PO3)4、KYbP2O7及NaYbP2O7,通过单晶X射线衍射仪测定和分析结构;通过高温固相法制备了KYbP2O7和CsTb(PO3)4的纯相粉末,对它们进行了紫外可见光吸收光谱和荧光光谱测试;应用CASTEP程序计算了CsTb(PO3)4晶体的能带结构,态密度和光学性质;分别以刚果红(CR)、罗丹明(RB)、甲基橙(MO)及亚甲基蓝(MB)染料废水作为目标降解液,对KYbP2O7和CsTb(PO3)4的光催化降解功能进行了探索研究。完成的主要工作有: 1.MYbP2O7(M=K, Na) 通过单晶X射线衍射分析,KYbP2O7和NaYbP2O7具有相同的结构,均属于单斜晶系,P21空间群。焦磷酸基团[P2O7]和[YbO6]八面体通过共用氧原子在空间形成三维网络结构,(M=K,Na)原子填充在三维网络形成的孔洞中。对KYbP2O7的紫外可见光吸收光谱和荧光光谱进行了测试。 2.KTbP4O12 通过单晶X射线衍射分析,KTbP4O12属于单斜晶系的C2/c空间群。[P4O12]4-阴离子环和TbO8多面体通过共用氧原子构成三维网络结构,K原子位于其孔洞中,[P4O12]4-环在ab面上周期性排列,呈现出层状结构。 3.CsTb(PO3)4 通过单晶X射线衍射分析,CsTb(PO3)4结构为单斜晶系的P21/n空间群。三维网状结构由(PO4)3-螺旋双链和TbO8多面体构成,Cs原子位于其孔洞中。在室温下研究了CsTb(PO3)4的光学性质,在350 nm的激发波长下,在可见光区域出现6个Tb3+离子的特征发射峰。基于DFT理论,在CASTEP中运用LDA+U方法对其进行理论计算。 4.光催化降解性能 在闭光、日光灯及紫外光照射条件下,选用KYbP2O7和CsTb(PO3)4降解浓度为10-5 mol/L有机染料溶液,分别是刚果红(CR)、罗丹明(RB)、甲基橙(MO)及亚甲基蓝(MB)。研究结果表明,在本实验条件下,KYbP2O7和CsTb(PO3)4具有选择性的光催化降解功能,可分别降解刚果红(CR)和亚甲基蓝(MB)溶液。