【正文】 ...................... 16 納米材料 ............................................................................................................. 17 納米材料的定義與分類 ........................................................................... 17 納米材料的性質(zhì) ....................................................................................... 17 納米材料的應(yīng)用 ....................................................................................... 18 ZnWO4粉體 ........................................................................................................ 20 ZnWO4簡介 .............................................................................................. 20 ZnWO4的制備現(xiàn)狀 .................................................................................. 21 ZnWO4 的光催化性能 ............................................................................. 22 2 實(shí) 驗(yàn) ............................................................................................................................ 24 試驗(yàn)所用儀器及原料 ......................................................................................... 24 實(shí) 驗(yàn)試劑 ................................................................................................... 24 實(shí)驗(yàn)儀器 ................................................................................................... 24 實(shí)驗(yàn)過程 ............................................................................................................. 24 納米鎢酸鋅的合成 ................................................................................... 24 粉體測試 ................................................................................................... 24 光催化性能測試 ....................................................................................... 25 3 結(jié)果分析與討論 ........................................................................................................... 27 反應(yīng)時(shí)間對鎢酸鋅粉體形貌及性能的影響 ..................................................... 27 反應(yīng)溫度對鎢酸鋅粉體形貌及性能的影響 ..................................................... 30 pH 對產(chǎn)物形貌及性能的影響 ............................................................................ 31 4 結(jié)論 ............................................................................................................................... 33 謝辭 .................................................................................................................................. 34 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 35 1 引言 納米材料是指 材料的基本結(jié)構(gòu)單元至少有一維處于納米尺度范圍 (一般在1100nm)。 水熱法是在 19 世紀(jì)中葉地質(zhì)學(xué)家通過模擬自然界成礦作用而 進(jìn)行研究的 。 水熱結(jié)晶的基本原理 依據(jù)的是溶解和再結(jié)晶過程 。 圖 11 為水熱法的工藝路線。它們與晶體晶化速率之間的關(guān)系描述了水熱 動力學(xué) 的 基本特征。 對于反應(yīng)時(shí)間，宋旭春、楊娥等 [1] 討論了反應(yīng)時(shí) 間對水熱法制備鎢酸鋅粉體的影響，他們發(fā)現(xiàn)，在相同的水熱溫度下，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，晶體逐漸形成，晶形逐漸趨于完整，納米晶的各主要衍射峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。礦化劑有 其特殊的作用，加入后會使溶液的 pH 值發(fā)生改變，從而使反應(yīng)中的無定型前驅(qū)體快速生成并促使其發(fā)生相變，使其晶型發(fā)生改變。而 CO2 只是 在溶液中起到 了 緩沖劑的作用。微波加熱是利用物質(zhì)在電磁中因本身介質(zhì)損而產(chǎn)生的整體加熱，使其 分子發(fā)生震動，實(shí)現(xiàn)分子水平的攪拌。所以水熱球磨裝置的工業(yè)化應(yīng)用受到了很大限制，還需要進(jìn)行技術(shù)上的改進(jìn)。 這種現(xiàn)象相當(dāng)于將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，以當(dāng)時(shí)正值石油危機(jī)的背景，世人對尋找 新能源 的期待甚為殷切，因此這一技術(shù)作為從水中提取氫的劃時(shí)代方法受到了矚目，但由于很難在短時(shí)間內(nèi)提取大量的氫氣，所以利用于新能源的開發(fā)終究無法實(shí)現(xiàn)，因此在轟動一時(shí)后迅速降溫。各種應(yīng)用材料也將由微米逐漸進(jìn)入 納米時(shí)代 。 對于光催化 的 原理，目前人們普遍采用 的是 半導(dǎo)體能帶理論 ： 當(dāng)入射光能量 等于或大于 半導(dǎo)體材料的禁帶寬度時(shí)，半導(dǎo)體材料價(jià)帶電子受激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上產(chǎn)生 對 應(yīng)的空穴，形成電子空穴對 ； 光生電子、空穴在內(nèi)部電場作用下分離 然后 遷移到材料表面，進(jìn)而在表面處發(fā)生氧化 還原反應(yīng)。 為了保證 載流子輸運(yùn)要求 助催化劑 有 良 好的晶體結(jié)晶性 和 足夠的輸運(yùn)驅(qū)動力 。 其次 在 凈化 空氣 方面也有很重要的作用 。 用于化妝品的TiO2粒徑以 30 到 50nm為最佳 ， 金紅石 晶型 優(yōu)于銳鈦礦 晶 型。該類粉體只能在理論上出現(xiàn)，自然界中幾乎不能找到此類粉體；人工加工合 成的也只能說是近似單分散粉體。這是第一次以固態(tài)的形式存在的顆粒，所以該類也成為基本顆粒。 當(dāng)振動或壓縮后會變得非常密集，甚至?xí)?流動性 。 表面效應(yīng)是 指顆粒表面具有很高的能量。粒子之間的凝聚力往往抵抗其分散， 空氣動力 特性常被用于工業(yè)運(yùn)輸，通過氣力輸送管道通過 氣流 達(dá)到 運(yùn)輸 的目的。 ，納米材料由于其結(jié)構(gòu)的特殊性和小尺寸，使它具有了常規(guī)材料所不具有的大比表面積，與此同時(shí)，其內(nèi)部的界面鍵的組態(tài)和其內(nèi)部表面原子排列都具有較大無規(guī)則性，故所以一些不同于常規(guī)材料的光學(xué)性能。生物惰性材料，其 具有較好的生物相容性 ， 并且是一種十分穩(wěn) 定的化學(xué)性質(zhì) ，對機(jī)體不會 產(chǎn)生毒副作用，同時(shí)不發(fā)生排異反應(yīng)。然而納米晶體隨著溫度的變化會發(fā)生非線性振動，主要包括兩個(gè)部分：其一是晶界的非線性振動，其二是晶體內(nèi)的非線性振動。 圖 15 為 ZnWO4的分子結(jié)構(gòu)圖。并且， ZnWO4生長時(shí)容易沿化學(xué)勢較高的晶面，在生長過程中存在擇優(yōu)取向，所以往往形成一維結(jié)構(gòu)，如納米棒或者納米線。并用 XRD， EDX和 SEM 方法研究了所得晶須的結(jié)構(gòu)組成和形貌，又對晶須的形成機(jī)理及晶須生長的影響因素進(jìn)行了研究。6H2O)和 1gPVP 表面活性劑加入到 40mL的 蒸餾水 中，攪拌，然后將 的鎢酸鈉 (Na2WO4而固相法采用高溫煅燒的形式，不僅消耗了大量能源，且制備出的樣品顆粒尺寸較大，催化劑的比表面積大幅降低。同時(shí) 含有 WO6 的 鎢酸鹽光催化 劑大都具有 比較 獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，使 得在層間進(jìn)行了大部分的 催化反應(yīng)， 起到了 “二維 ”光催化作用， 而 且 隨著層間的離子或分子的不同 它們的光催化活性也會改變， 這也讓他們成為 高效的非均相光催化劑。將沉淀用去離子水充分洗滌 ,直至 pH 不再發(fā)生變化。 XRD 定性 相 分析的原理是：當(dāng) X 射線以一定角度照射到測試樣品時(shí)，如果被測樣品中的某些晶面可以 符合 布拉格（ Bragg） 方程 ： dsinθ=nλ/2 那么，這些晶面就會產(chǎn)生 與之對應(yīng) 的 XRD 衍射峰 ，在衍射圖譜上表現(xiàn)為突然地起伏 。 利用 分光 光度計(jì)檢測水溶液中 RhB 的濃度來表征ZnWO4納米晶的光催化性能。）并且無其他衍射峰的出現(xiàn)，說明制備的產(chǎn)物 ZnWO4為純相，且無雜質(zhì)相存在。 圖 33 以 ZnWO4納米粉體為催化劑對紫外光下 RhB 溶液濃度的影響 由圖 33 可知，水熱反應(yīng)時(shí)間為 10h 時(shí)所制備的 ZnWO4納米粉體的光催化效率最高。 由以上實(shí)驗(yàn)我們可以看出，ZnWO4 納米粉體 對 RhB 溶液的降解 的 速率 隨著汞燈功率的提高而發(fā)生了大幅度的增加 。催化 15min 時(shí) 取樣 約 10ml，用離心機(jī)離心去除 頂層 懸浮顆粒， 用水溶液中 RhB 的濃度表示 ZnWO4納米粉體的光催化性能，水溶液中 RhB 的濃度要用分光光度計(jì)來進(jìn)行測量 。 將得到清液在分光光度計(jì)下測量剩余 RhB 的濃度，對鎢酸鋅粉體的光催化性能進(jìn)行表征。 （ 2） 隨著 水熱條件 的改變 ， 制備出的鎢酸鋅粉體的形貌和光催化性能也隨之發(fā)生變化。而現(xiàn)在我們卻要面臨離去，從此各奔四方，就像演員，演完了自己的戲份，就要卸妝離場。我們還要感謝實(shí)驗(yàn)室的李悅老師。 最后，感謝在大學(xué)里教導(dǎo)我的所有老師，你們 雖然風(fēng)格各異，但都知識淵博 ，你們有的談吐風(fēng)趣，有的端莊大方，有的美麗動人，有的和藹可親。 大學(xué)的最后半年，我們是為了論文而生的，忘了是第幾周開始的，查閱資料，閱讀文獻(xiàn)，確定實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，做實(shí)驗(yàn)，做記錄，向老師請教，畢業(yè)設(shè)計(jì)就這么一點(diǎn)一滴進(jìn)行著。 隨著反應(yīng)溫度的不斷升高，棒狀的鎢酸鋅納米晶的結(jié)晶性能也不 斷增強(qiáng)，但超過某一極限溫度時(shí)，產(chǎn)物的結(jié)晶性能反而下降。 ，由于形貌的影響導(dǎo)致 pH=5 的產(chǎn)物的光催化性能不高； 當(dāng) pH 小于 7 時(shí)，產(chǎn)物的光催化性能隨 pH 升高而增強(qiáng)。由此可知 在 本實(shí)驗(yàn)的 水熱 反應(yīng)條件下，生成的 ZnWO4 納米粉體在 反應(yīng)溫度 為 190℃時(shí) 具有最高的 光催化效率， 將催化反應(yīng)中的汞燈功率設(shè)置為 1000W 時(shí) ，光催化反應(yīng) 進(jìn)行到 15min，就有 50%左右 的 RhB 已經(jīng) 被降解， 當(dāng) 光催化 進(jìn)行到 75min 時(shí)，水溶液中的 RhB 已經(jīng)完全被降解掉了 。2H2O 和 Zn(NO3)2 由于光催化反應(yīng)只在納米晶表面發(fā)生，也就是說只有當(dāng)受到紫外光 直接 激發(fā)的空穴 和 電子 成功 地 遷移到材料 的 表面 上 時(shí)才 有可能 進(jìn)行光催化反應(yīng)。由圖 1 所知： 190℃ 在反應(yīng)時(shí)間 t=6h時(shí)， 已經(jīng)生成了部分 晶態(tài)物質(zhì)； 圖 31 190℃ 下所制備的 ZnWO4粉體的 XRD圖譜 圖 32 為 ZnWO4納米粉體 的生長示意圖。 利用 ZnWO4 納米晶作為光催化劑，