富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑的制備及其光催化氧化環(huán)己烷的研究

富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑的制備及其光催化氧化環(huán)己烷的研究富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑的制備及其光催化氧化環(huán)己烷的研究

概述

在環(huán)境保護(hù)與資源利用的推動(dòng)下，光催化技術(shù)作為一種無(wú)污染、高效能的新型環(huán)保技術(shù)被廣泛應(yīng)用于有機(jī)污染物的處理領(lǐng)域。近年來(lái)，一些研究表明，負(fù)載型催化劑的設(shè)計(jì)和制備對(duì)于光催化反應(yīng)的效率和選擇性起到了至關(guān)重要的作用。本文將介紹一種富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑的制備方法，并研究其在光催化氧化環(huán)己烷中的應(yīng)用。

催化劑制備方法

首先，通過(guò)溶劑熱法合成了富缺陷摻雜型Nb2O5顆粒。將氮?dú)鈿夥障碌腘bCl5和二乙二酸鉛乙酯溶液混合，并加入檸檬酸來(lái)穩(wěn)定復(fù)合材料中的鉛，然后進(jìn)行加熱處理。經(jīng)過(guò)分離、洗滌和干燥后，得到了富缺陷摻雜型Nb2O5顆粒。

接下來(lái)，采用浸滲法在富缺陷摻雜型Nb2O5顆粒上負(fù)載納米二氧化硅（SiO2），形成異質(zhì)結(jié)復(fù)合型催化劑。先將納米SiO2溶液與富缺陷摻雜型Nb2O5顆粒混合，并進(jìn)行磁攪拌。在紫外照射下，進(jìn)行浸滲反應(yīng)。最后，通過(guò)離心分離和干燥，制備得到了富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑。

光催化環(huán)己烷的研究

為了研究富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑在光催化氧化環(huán)己烷中的性能，我們進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。首先，我們使用紫外–可見(jiàn)光漫反射光譜和X射線光電子能譜儀對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，催化劑的表面具有豐富的缺陷和摻雜位點(diǎn)，這有助于增強(qiáng)其光催化活性。

接下來(lái)，我們分別以富缺陷摻雜型Nb2O5顆粒和富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑作為光催化劑，在紫外光照射下對(duì)環(huán)己烷進(jìn)行氧化反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與富缺陷摻雜型Nb2O5顆粒相比，富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑具有更高的光催化活性和穩(wěn)定性。這可能是因?yàn)閺?qiáng)化的異質(zhì)結(jié)界面增加了電子傳輸和光吸收能力。

此外，我們還考察了反應(yīng)條件對(duì)光催化氧化環(huán)己烷的影響。我們發(fā)現(xiàn)，在較低的溫度和較高的光照強(qiáng)度下，光催化氧化環(huán)己烷的反應(yīng)速率更高。此外，通過(guò)循環(huán)使用實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑具有較好的重復(fù)使用性能。

結(jié)論

本研究成功制備了富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑，并將其應(yīng)用于光催化氧化環(huán)己烷的研究中。結(jié)果表明，在紫外光照射下，富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑具有較高的光催化活性和穩(wěn)定性。這為開(kāi)發(fā)新型高性能光催化劑提供了新思路，并為有機(jī)廢水處理以及其他環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用提供了理論和實(shí)踐指導(dǎo)綜上所述，我們成功制備了富缺陷摻雜型與異質(zhì)結(jié)復(fù)合型Nb2O5基催化劑，并通過(guò)對(duì)其進(jìn)行光催化氧化環(huán)己烷的研究發(fā)現(xiàn)，該催化劑在紫外光照射下具有較高的光催化活性和穩(wěn)定性。這得益于催化劑表面豐富的缺陷和摻雜位點(diǎn)，以及強(qiáng)化的異質(zhì)結(jié)界面對(duì)電子傳輸和光吸收的提升作用。此外，我們還發(fā)現(xiàn)較低的溫度和較高的光照強(qiáng)度有助于提高光催化氧化反應(yīng)速率，并且該催化劑還具有良好的重復(fù)使用性能