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五氧化二铌(Nb2O5)作为一种应用较为广泛的半导体材料,具备安全无毒,化学稳定性好,催化活性高等优点。但其能隙值为3.4 eV,只能在紫外光的照射下才有活性,对太阳光的利用率较低,为了提高光催化效率,拓宽吸收的波长范围,提高光生电子与空穴分离效率,可以将Nb2O5材料与带隙窄、导电性好的材料复合,本论文设计合成了 Nb2O5基复合材料。主要研究内容如下:(1)通过简单的一步水热方法,合成出Nb2O5/NiC2O4复合材料,并通过控制Nb源和Ni源的物质的量,合成出不同质量比例的复合材料。利用XRD、SEM、HRTEM、XPS等表征手段对材料形貌及结构进行测试和分析。结果表明:这种复合材料,有利于光生电荷和空穴的分离,提高了光解水的效率。全光谱条件下,当Nb2O5/NiC2O4复合材料中Nb:Ni=2:1时,光解水产氢效率最高,光照6h后,产生H2 量为 1869.84μmo1,速率为 6232.79 μmol.g-1.h-1,约为 Nb2O5 的 46倍,为NiC2O4的623倍。同时,该催化剂的循环稳定性较好,经过连续30 h测试,仍保持95%的光解水产氢效率。(2)通过水热法,在铌箔表面合成了 Nb2O5@NiFe-MMO多级阵列结构,该多级阵列对苄胺氧化为亚胺的自耦合反应具有良好的光催化活性。通过XRD、TEM、ICP、EDS、UV-vis和XPS等手段对其结构进行表征。这种多级阵列结构有利于光生电子和空穴的快速分离,在波长大于300 nm的光辐照下,苄胺氧化为亚胺反应的转化率达到228 μmol·cm-2,主要催化产物为N-丁烯亚胺。其催化效率比Nb2O5棒状阵列催化剂提高48%。与此同时,这种结构化的催化剂便于后续的回收再利用,在经过5次循环测试后,仍保持92%转化率。(3)通过水热法合成了 Nb2O5/g-C3N4复合材料,使用XRD、XPS、SEM等方法对复合材料的形貌及结构进行表征。并对该材料的光解水性能进行测试。结果表明:当Nb2O5/g-C3N4复合材料的摩尔比为1:10时,光解水产氢的催化效率达到1123.9 μmol·g-1·h-1,约为Nb205的8.3倍,g-C3N4的1.3倍。经过24 h的测试,仍保持97%的产率。