e—HTiNbO5@Fe2O3纳米复合材料的制备与结构特征

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作者：王宁宁董锐王元等

来源：《安徽理工大学学报·自然科学版》2014年第04期

摘要：层状KTiNbO5因具有离子可交换、层间结构均一可控等优点而引起了广泛的关注。采用高温固相法制备的KTiNbO5为前驱体，经H+交换、剥离改性制备出HTiNbO5纳米片并以其作为基体材料与Fe2O3纳米粒子复合制备出e-HTiNbO5@Fe2O3纳米复合材料。采用XRD、Raman、BET、HRTEM、TG-DSC和UV-vis DRS对样品的结构和光响应特征进行表征。结果表明，e-HTiNbO5@Fe2O3保留了主体纳米片聚集体的孔隙结构特征，客体材料分散于主体材料表面，并与主体纳米片上的活性官能团之间发生相互作用，导致主体纳米片的热稳定性增加。另外，e-HTiNbO5@Fe2O3的BET表面积明显增加的同时，其在可见光区有明显的吸收，禁带宽度为2.08 eV，该纳米复合材料在自然光辐射下可将乙硫醇光催化氧化为磺酸盐。

关键词：HTiNbO5纳米片；Fe2O3；复合材料；结构特征

中图分类号：O614文献标志码：A文章编号：1672-1098（2014）04-0019-07

单层晶体或纳米片因大约1 nm厚度而显示出新颖的量子尺寸效应和化学性质。剥离的纳米片或几个片层聚集体已经促进了层状固体作为前驱物在构建复合材料中的应用[1]。与石墨

烯纳米片相比较，二维无机纳米片在它们的化学成分和物理化学性质方面具有更多的可调谐性，从而在构建杂化材料方面能够获得一些新颖的功能[2-3]。

层状KTiNbO5因具有离子可交换、层间结构均一可控等优点而引起了广泛的关注[4-8]。KTiNbO5不仅可以通过阳离子如Fe3+、Ce3+、Ni2+、Mn2+、Sn2+和H+等改性获得具有特定性质的新型材料[9-12]79，还可以通过插层嵌入其他化合物或通过剥离重构的方法获得具有特定性能的材料。 HTiNbO5纳米片及其与氧化物复合得到的复合材料可应用于光催化降解有机物及修饰电极。文献[13]79制备的TiNbO5纳米片用于光电降解罗丹明B。文献[18]120通过

客体-客体离子交换制备的MB+/H+-TiNbO5层状纳米复合物在修饰电极上有很大的应用潜力。文献[19]553将NiO与HTiNbO5纳米片复合制备的NiO/HTiNbO5，可将罗丹明B 降解为脂肪族有机化合物和简单的碳的氧化物。目前这些复合材料的结构组装机理，以及结构与性能的关系尚处于积极的探索之中。

本文以高温固相法合成的层状KTiNbO5，经质子化后剥离改性得到钛铌酸纳米片溶胶作为主体材料，以Fe2O3纳米粒子为客体材料进行复合，构建e-HTiNbO5@Fe2O3纳米复合光催化材料，采用多种物理手段对其结构进行分析表征，并通过光催化降解乙硫醇为探针实验探讨了复合纳米催化剂的光催化新性能。