基于铌酸锂的光催化研究

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1、分类号：O43密级：公开UDC：540编号：201431804045河北工业大学硕士学位论文基于铌酸锂的光催化研究论文作者：王洵学生类别：全日制工程硕士专业学位类别：领域名称：材料工程指导教师：阎文博职称：研究员资助基金项目：国家自然科学基金项目(61108060)，教育部科学技术研究重点项目(212016)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsEngineeringSTUDYONTHEPHOTOCATALYTICABILITYOFLIT

2、HIUMNIOBATEbyWangXunSupervisor:Prof.YanWenboMay2017ThisworkispartlysupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina,No.61108060andKeyProjectofChineseMinistryofEducation,No.212016.摘要铌酸锂由于其优良的铁电性、压电性和非线性光学性质，成为研究最为广泛的材料之一。目前，铌酸锂在芯片实验室平台的良好应用前景迅速吸引了人们的注意，如多光子显微镜细胞标记、操纵分析细胞和高抗菌活性控制溶

3、液污染。此外，铌酸锂的光催化性能可通过降解细胞来揭示生物复杂性，成为了铌酸锂基芯片实验室平台的另一种重要的集成功能。然而有关铌酸锂光催化性能的研究非常少，基于此，我们对不同掺杂的铌酸锂的光催化性能进行了研究。首先，本实验利用溶胶凝胶法制备了铁锰双掺铌酸锂纳米粉末。通过光致变色效应改变了纳米粉末在紫外可见光波段的光吸收，并根据罗丹明b在氙灯照射下的降解率来评估他们对铁锰双掺铌酸锂纳米粉末光催化性能的影响。结果发现，对可见光吸收较少的铁锰双掺铌酸锂纳米粉末具有较高的光催化性能。基于此，提出了光致变色效应调控光催化性能的机制，还强调了由Mn3+通过电荷转移释放的

4、空穴在光催化过程中占主导作用。其次，在本实验中制备了不同镁掺杂量的铌酸锂纳米粉末并研究了他们在有机物降解中的光催化性能。结果发现他们的光催化性能对镁掺杂量具有显著的依赖关系，特别是在镁掺杂量为2mol%时呈现特殊的阈值效应。此外，通过X射线衍射，扫描电镜和差示扫描量热法对合成样品进行了表征分析，发现随着镁掺杂量的变化这些铌酸锂纳米粉末的晶粒各向异性、形貌和吸热行为均具有类似的阈值效应。对铌酸锂纳米粉末的基本特性和光催化性能与镁掺杂量依赖关系之间的相关性进行了讨论，这些依赖关系最终与晶格中的(Nb4+和Li)(Mg3-缺陷有关。Nb)最后，搭建了一套光降解实

5、时测量系统，该系统利用锁相原理来抗干扰，从而能够在开放环境下实时测量很小的吸收波动。并且与传统测量手段不同的是，该系统不需要反复取样，因此能够对薄膜和块体近表面的少量生物液体进行降解测试，并能实时准确地表征降解性能。我们利用该系统对铌酸锂薄膜和块体的光催化性能进行了初步测试。关键字：铌酸锂纳米粉末光催化光致变色效应阈值效应IABSTRACTLithiumniobate(LiNbO3,LN)isoneofthemostwidelyinvestigatedmaterialsbecauseofitsexcellentpiezoelectric,pyroelect

6、ric,andnonlinearopticalproperties.AsfarasthepotentialapplicationsofLNnanoparticles(Nps),thecellbiolabelingformultiphotonmicroscopy,optoelectronictweezersforhandlingsmallpopulationofcellsandthehighantimicrobialactivityforsolutionpollutioncontrol,quicklyattractedtheattentionofresear

7、chers.ThephotocatalyticactivityofLNisoneusefulintegratablefunctionofLN-basedlab-on-chipplatformforunravelingthebiologicalcomplexityinpopulationthroughdegradationofthecells.However,thephotocatalyticactivityofLNstilllacksinvestigationsofar.Inthispaper,thephotocatalyticactivityofLNwi

8、thdifferentdopingimpuritiesisdeta