锂铌氧化物复合材料的制备及光催化性能研究.pdf

摘要

经济的飞速发展伴随着不可忽视的能源短缺与环境污染等各种问题，开发可持续

发展、环境友好、清洁安全的新能源已经成为中国乃至世界研究的热点。光催化技术

是应对能源危机与环境污染的一个有效办法。铌酸盐光催化材料因其具有容易形成六

配位的[NbO]八面体结构，在光催化反应中展现出优异的特性，已成为研究热点之一。

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LiNbO3作为碱金属铌酸盐中最重要的化合物之一，因其内部存在内建电场可以为多相

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光催化反应提供强有力的驱动力，有利于光生载流子（e和h）的分离而被广泛关注。

LiNbO作为一种新型锂离子电池负极材料，其在光催化产氢和污染物降解方面也表现

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出优异的性能。本文通过水热法合成LiNbO光催化材料，系统探讨NbO前驱体、Pt

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团簇负载对LiNbO3光催化性能的影响，并深入研究Pt/LiNbO3复合材料的相互作用机

理；以LiNbO为基体，设计合成一维MoS纳米棒/LiNbO复合材料，系统研究MoS

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生长机理、形貌及其对光催化性能的影响。主要结果如下：

（1）以纯相和混合相NbO为前驱体水热法合成LiNbO光催化材料。研究发现

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纯相NbO为前驱体，LiNbO晶粒（以下简称为LNO-P)生长的更加均匀；而混合相

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NbO，由于不同晶型的NbO与LiOH的反应速率不同，获得的LiNbO晶粒（以下简

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称为LNO-M）大小不均匀。LNO-P表现出更加优异的光催化性能，产氢效率为LNO-

M的8.2倍。为了进一步优化LiNbO3的光催化性能，分别对LNO-P、LNO-M通过水浴

法负载1wt%贵金属Pt，研究发现，负载Pt之后，LNO-P和LNO-M的性能均有所提

升，其中LNO-M组的光解水产氢效率提升了27.8倍，而LNO-P仅仅提升1.8倍。通过

材料表征测试证明，Pt与LNO-M之间有着更强的相互作用，同时，其颗粒的不均匀也

为Pt负载提供了更多的活性位点，使得Pt团簇表现出更好的分散性（Pt负载后，LNO-

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M的比表面积从7.239mg提升至13.526mg）

（2）采用水热-煅烧法制备了具有中空结构且表面有孔洞的LiNbO光催化剂，以

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LiNbO为基体，水热法负载了1wt%的MoS，研究发现MoS以棒状结构生长在

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LiNbO颗粒的连接处，而不是传统的二维形貌。这种独特的结构有