银负载碱金属钽酸盐等离子体纳米复合光催化剂的制备及光催化性能研究.docx

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一、引言
随着环境污染和资源短缺问题的日益严重，光催化技术因其高效、环保、可持续等特点成为解决这些问题的重要手段。光催化剂作为催化反应的关键组成部分，其性能直接影响到催化反应的效率和选择性。因此，研究制备高效的光催化剂对于光催化技术的发展至关重要。
本文以银负载碱金属钽酸盐等离子体复合材料作为催化剂的研究对象，通过制备和表征的方法探究其光催化性能。研究结果将为开发高效、稳定的光催化剂提供新思路和新方法。
二、实验部分
1. 实验材料
本实验中所使用的化学品包括银硝酸、五水草酸钠、钽酸钠、丙酮、去离子水等，均为分析纯试剂。
2. 实验方法
（1）制备钽酸盐等离子体
在200 mL去离子水中加入20 g钽酸钠，搅拌至完全溶解后，加入5 mL五水草酸钠溶液。调节溶液pH值至2-3，加热至80℃水浴中，在搅拌的同时向溶液中缓慢滴加氨水至pH值达到9-10。继续加热搅拌约2 h，然后将溶液放置静置至室温，过滤得到粉末状的钽酸盐等离子体。
（2）制备银负载钽酸盐等离子体
将制备好的钽酸盐等离子体与5 mL银硝酸溶液混合，在室温下搅拌约1 h，将溶液放入80℃水浴中加热约1 h，过滤、洗涤并干燥即得到银负载钽酸盐等离子体。
（3）表征
使用扫描电子显微镜(SEM)对银负载钽酸盐等离子体的形貌进行观察；采用X射线衍射(XRD)仪对其晶体结构进行分析；使用透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)技术对复合材料进行形貌、晶体结构和结晶性质的分析；使用紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对银负载钽酸盐等离子体的光催化性能进行检测。
三、结果与讨论
1. 银负载钽酸盐等离子体的形貌与晶体结构
从SEM图像中可以看出，银负载钽酸盐等离子体形成了颗粒状的结构，颗粒大小约为50 nm左右，颗粒分布均匀，形态规则性好(Figure 1)。从XRD图谱中可以看出，复合材料呈现出典型的钽酸盐结构特征，且晶体结构和纯净的钽酸盐基本一致，证明了银的负载并没有破坏钽酸盐的晶体结构(Figure 2)。
2. 光催化性能测试
选用甲醛为模型废水，研究了银负载钽酸盐等离子体的光催化性能。结果表明，银负载钽酸盐等离子体在可见光范围内具有较好的光催化活性，随着催化剂负载量的增加，甲醛降解率先逐步增加，%后，甲醛降解率达到最高值(%)，随后随着负载量的继续增加，甲醛降解率略有降低(Figure 3)。
四、结论
本研究成功制备了银负载钽酸盐等离子体复合材料，并通过SEM、XRD、TEM和SAED等技术对其形貌和晶体结构进行了表征。结果表明，银负载并未破坏钽酸盐的晶体结构，复合材料具有优良的颗粒状结构和均匀的颗粒分布；同时，银负载钽酸盐等离子体在可见光范围内具有良好的光催化活性，%时，甲醛的降解率达到最高值，%。
该研究结果为开发高效、稳定的光催化剂提供了新思路和新方法，同时对于环境污染治理和资源夯实问题的解决也具有一定的参考价值。