Nb2O5光催化NO氧化性能及机理研究.pdfVIP

摘要

摘要

化石燃料的大量消耗和污染物的排放导致了能源短缺和严重的环境污染等问

题，其中排放的NO对环境和人体伤害巨大，传统的NO处理方式虽然能对高浓度

xx

的NO进行处理，但处理方式成本高且二次污染严重。近年来，光催化氧化去除NO

xx

因反应条件温和、工艺简单、能耗低、无二次污染等优点，是解决这些问题的理想

的途径。然而，多数光催化NO去除效率和选择性都不令人满意，尤其对低浓度ppb

级NO的处理难以达到实际的应用效果。研究发现，半导体氧化物NbO具有相对

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较宽的能隙(Eg3.0~3.4eV)、较强的氧化还原能力和较高的电子转移率，能以不同的

氧化态和氧化相存在，其不同晶相的催化活性也不相同，暴露的晶面对催化行为有

重要影响。本论文研究构建不同晶面的NbO纳米晶体，并研究这些晶面结构对NO

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NbONO

氧化催化活性，来阐明25中不同暴露的晶体面对氧化的影响，通过系统的

结构和性质表征以及密度泛函理论(DFT)计算，研究了这些不同晶面的不同催化行

为。具体内容如下：

采用溶胶凝胶法在600和900℃的温度下制备了不同晶相的NbO纳米催化剂。

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通过SEM、XRD、XPS和TEM等手段对样品进行了形貌和微观结构表征，找到了

NbO上氧化的主体结构。600℃下制备得到的氧化主体为正交相T-NbO，且活性

2525

(001)900H-NbO

面主要为晶面，而℃下制备得到的氧化主体是单斜相25，活性面主要

为(110)晶面。同时研究了其在模拟太阳光照射下光催化NO氧化性能。结果表明，

H-NbO光催化NO氧化效果远高于T-NbO光催化NO氧化的效果。T-NbO和

252525

H-NbONO33.6%59.2%NO—20.8%52.2%

25的去除率是和，3的生成率分别是和。

H-NbO对NO—的选择性更强，同时对NO的选择性更弱。同时为了揭示T-NbO

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和H-NbO的氧化NO机制，探究NO在不同晶相中以哪种机制优先进行反应，我

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(DFT)NO

们采用密度泛函理论计算