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层状化合物的层间域具有可调控性,利用客体作柱撑剂,可改变层间距的大小。经过改性后的柱撑层状复合材料,由于主客体间的协同效应,其物理、化学性能都会得到改变,因此在催化、分离、吸附等领域有着广泛的应用。
层状LiTaWO6是一种具有三重金红石结构的层状半导体化合物。本论文采用剥离-重堆积技术,首次成功剥离了层状LiTaWO6,获得了TaWO6-单分子纳米片层,之后将SnO2、TiO2溶胶分别与纳米片层反应,制备出氧化物柱撑的钽钨酸盐基介孔复合材料。利用XRD、TG、SEM、UV-Vis、IR、BET、XPS和表面电位测定等表征手段对HTaWO6及其单分子层的稳定性、柱撑复合材料的结构、性质等进行了研究。
研究表明,在超声波震荡下,由LiTaWO6酸交换得到质子化的HTaWO6与TBAOH反应可被剥离成单分子层,其剥离率达90%。Ζ电位测定分析表明,在pH为5~9的范围内,表面ζ电位基本不变(-30~-31mV),溶胶相对稳定,其等电点在pH=1以下。
采用剥离-重堆积技术制备了SnO2/HTaWO6柱撑复合材料,通过XRD、N2等温吸附-脱附分析表明,其层间距增量为2.05nm,比表积为82 m2/g,存在~2.0 nm和~3.0 nm介孔峰。热分析表明,该柱撑复合材料具有较好的热稳定性。UV-Vis漫散射谱、红外光谱、XPS等测试结果表明,柱撑复合材料中主、客体间存在较强的相互作用,导致UV-Vis吸收边红移,O1s结合能增大。
采用剥离-重堆积技术制备了TiO2/HTaWO6柱撑复合材料,通过XRD、N2等温吸附-脱附等分析表明,其层间距增量为2.0 nm,比表积为92 m2/g,存在~2.0nm峰的宽分布孔道结构。热分析表明,该柱撑复合材料的热稳定性能良好。UV-Vis漫散射谱、红外光谱、XPS测试结果表明,TiO2-HTaWO6柱撑复合材料中主、客体间存在较强的相互作用,导致UV-Vis吸收边红移,O1s结合能增大。
经SnO2、TiO2柱撑,钽钨酸盐基复合材料具有较大的比表面积和介孔孔道结构,特别是其主、客形成的半导体异质结,两组分间的电子耦合作用使得光生电子和空穴得到了有效分离,复合材料均表现出良好的光催化活性。