CaTiO3納米長方塊的制備以及光催化性能的改性研究

CaTiO3納米長方塊的制備以及光催化性能的改性研究

摘要：

光催化技術(shù)是一種有效處理水和空氣中有機(jī)污染物的方法，而納米材料的引入可以提高催化效率。本研究通過水熱法合成了CaTiO3納米長方塊，并對其進(jìn)行了光催化性能的改性研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CaTiO3納米長方塊具有優(yōu)異的光催化活性，可以用于降解有機(jī)染料。改性試驗(yàn)表明，摻雜氮改性CaTiO3納米長方塊的光催化活性進(jìn)一步提高。

1.引言

隨著工業(yè)發(fā)展和生活水平的提高，水和空氣中的有機(jī)污染物越來越多。傳統(tǒng)的污染物處理方法通常存在能耗高、成本高、處理效果差等問題。因此，開發(fā)高效能、低成本的污染物處理技術(shù)變得尤為重要。光催化技術(shù)作為一種有效的污染物處理方法，近年來受到了廣泛關(guān)注。

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1材料合成

CaTiO3納米長方塊通過水熱法合成。首先，在質(zhì)量比為1:1的乙二醇和水混合物中，溶解適量的硝酸鈣和四丁基鈦醇。然后，在室溫下攪拌均勻，并將混合物轉(zhuǎn)移到高溫電爐中。在180℃下恒溫反應(yīng)24小時后，用離心和水洗的方法得到CaTiO3納米長方塊。

2.2材料表征

對合成得到的CaTiO3納米長方塊進(jìn)行了形貌表征和晶體結(jié)構(gòu)分析。掃描電子顯微鏡（SEM）照片顯示，所得樣品呈現(xiàn)出長方塊形貌，平均長度約為100納米。X射線衍射（XRD）結(jié)果表明，樣品為鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)。

3.結(jié)果與討論

3.1光催化性能評價

利用溶液中的亞甲基藍(lán)作為模型有機(jī)染料，評價CaTiO3納米長方塊的光催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在紫外光照射下，CaTiO3納米長方塊表現(xiàn)出優(yōu)異的降解亞甲基藍(lán)的能力。20分鐘后，亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)到95%。這表明，CaTiO3納米長方塊具備優(yōu)異的光催化活性。

3.2光催化性能改性

為了改善CaTiO3納米長方塊的光催化性能，我們嘗試了氮摻雜。將CaTiO3納米長方塊與氨水混合，然后在高溫反應(yīng)條件下進(jìn)行氮摻雜。摻雜后，通過SEM觀察到樣品形貌無明顯變化。然而，光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，氮摻雜CaTiO3納米長方塊的光催化活性明顯增強(qiáng)。在相同光照時間下，降解率達(dá)到98%以上。

4.結(jié)論

本研究成功合成了CaTiO3納米長方塊，并證明其具備優(yōu)異的光催化活性。此外，通過氮摻雜可以進(jìn)一步提高其光催化性能。因此，CaTiO3納米長方塊是一種有潛力的光催化材料，可用于有機(jī)污染物的處理。然而，仍需要進(jìn)一步的研究來探索其光催化機(jī)制，并優(yōu)化其制備方法，以實(shí)現(xiàn)更高的光催化效率。

5.致謝

感謝實(shí)驗(yàn)室的支持和幫助。

本研究成功合成了具有優(yōu)異光催化活性的CaTiO3納米長方塊，并通過氮摻雜進(jìn)一步提高了其光催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在紫外光照射下，CaTiO3納米長方塊能夠高效降解亞甲基藍(lán)染料。因此，CaTiO3納米長方塊被認(rèn)為是一種潛力巨大的光催化材料