【摘 要】
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本论文采用水热/溶剂热法分别合成了花状、海胆状、纳米线状、空心微球状等一系列不同形貌的WOx微纳米结构。采用光沉积、煅烧法、室温搅拌沉积法等方式对WOx微纳米结构进行
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本论文采用水热/溶剂热法分别合成了花状、海胆状、纳米线状、空心微球状等一系列不同形貌的WOx微纳米结构。采用光沉积、煅烧法、室温搅拌沉积法等方式对WOx微纳米结构进行贵金属表面修饰以及构建异质结,优化其在吸附、光催化以及气敏领域的性能,并探究了性能增强机理。本文的主要研究内容如下:1.通过调控实验参数制备了不同形貌和晶相的WOx,对其进行了吸附和光催化性能的对比研究及机理分析。吸附实验结果表明,WO2.72对亚甲基蓝（MB）的吸附性能比WO3的好。光催化实验表明,WO2.72对MB的去除率比WO3高,这主要是由于其具有比WO3强的吸附性能,但WO3的光降解能力好于WO2.72。其中,WO2.72纳米线（样品9）的吸附性能最佳。因此,进一步探究了染料初始浓度、接触时间、pH值、染料种类以及溶液温度对不同实验参数制备的WO2.72纳米线（样品9、10、11）吸附性能的影响。结果表明,样品10的吸附性能最好,在6 min内对MB的吸附效率达到100（4）,最大吸附量能够达到547.32 mg/g。运用了多种吸附动力学模型和等温线模型,拟合结果表明样品10对MB的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。吸附机理主要是静电吸附和氢键作用。2.通过自还原结合光沉积法在WO2.72微球上修饰了不同质量比的Au纳米颗粒,并对其进行了气敏性能的探究。气敏实验结果表明,和WO2.72相比,Au/WO2.72复合结构对三甲胺气体具有更高的响应和更快的响应和恢复时间。在260℃时,3 wt%Au/WO2.72样品对100 ppm三甲胺的响应能达到87.3,约为纯WO2.72的6.1倍。并且Au/WO2.72传感器在30天内表现出较好的稳定性。机理分析表明大的比表面积、Au的敏化作用、Au和WO2.72之间的特定电子转移协同改善了传感器对三甲胺的气敏性能。3.分别采用煅烧法和光沉积法在WO2.72微球上沉积了PdO和Au纳米颗粒,并探究了Au/PdO/WO2.72复合结构的气敏性能。首先制备了不同质量比的PdO/WO2.72复合结构,气敏实验结果表明2 wt（4）PdO/WO2.72样品对三甲胺气体具有最佳的气敏性能。然后在2 wt（4）PdO/WO2.72样品上进一步沉积了Au纳米颗粒,制备了具有不同Au含量的Au/PdO/WO2.72三相复合结构。气敏实验结果表明,Au（2wt）（4）</sub>/PdO（2wt）（4）</sub>/WO2.72样品对40ppm三甲胺的响应能达到802.5,是WO2.72的110.5倍。Au/PdO/WO2.72传感器也具有快速的响应和恢复时间以及良好的长期有效性和湿度稳定性。机理分析表明表面积、p-n异质结、PdO和Au纳米粒子的催化敏化效应协同提高了Au/PdO/WO2.72传感器的气敏性能。4.采用室温搅拌沉积法,通过调节Ag3PO4的复合量从20 wt（4）增加到50 wt（4）,得到了一系列形貌渐变的Ag3PO4/WO3复合结构,并探究了复合前后样品的光催化降解和杀菌性能。实验结果表明,复合40 wt%Ag3PO4的Ag3PO4/WO3复合材料（40APW）对罗丹明B（RhB）的光催化降解性能最好,在10 min内能够将50 mL浓度为10 mg/L的RhB完全降解。并且在10 min内,40APW对大肠杆菌的光催化杀菌效率能达到97%。光催化机理分析表明Ag3PO4和WO3之间形成了异质结,促进了光生电子和空穴的分离,从而提高了光催化性能。
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