Die Auswirkungen des Li/Nb-Verhältnisses auf die Herstellung und photokatalytische Leistung von Li-Nb-O-Verbindungen

Hintergrund

Niobverbindungen, eine sehr vielseitige Gruppe von Materialien, einschließlich Nioboxiden, Alkaliniobaten und Columbitniobaten, weisen viele interessante physikalische Eigenschaften auf und wurden in vielen Bereichen wie der Katalyse [1,2,3], Memristoren [4] eingehend untersucht. , farbstoffsensibilisierte Solarzellen [5], optische Geräte und andere [6, 7]. LiNbO₃ , als eines der bekanntesten Alkaliniobate, weist herausragende Eigenschaften wie elektrooptisches und nichtlineares optisches Verhalten, Pyroelektrizität und Piezoelektrizität auf und wird hauptsächlich als optische Modulatoren, Wellenleiter, Schallwellenwandler et al. verwendet. in optischen Geräten.

Für Umweltsanierung und saubere Energieanwendungen Niobate wie (Na, K)NbO₃ [8], BiNbO₄ [9], LiNbO₃ [10] und LiNb₃ O₈ [11], wurden aufgrund ihrer speziellen verzerrten [NbO₆ ] oktaedrische Strukturen, die eine mögliche Delokalisierung von Ladungsträgern begünstigen [12]. Zweitens befinden sich die Leitungsbänder aus Nb4d-Orbitalen auf einem negativeren Redoxpotential von H+/H₂ fördern die Trennung und Übertragung von photoinduzierten Ladungsträgern und führen zu hohen photokatalytischen Aktivitäten [13]. Unter diesen Materialien ist LiNb₃ O₈ zeigt einzigartige Leistungen. Als neuartiges Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien (LIB) ist die theoretische Kapazität von LiNb₃ O₈ beträgt 389 mAh/g unter Annahme von Zwei-Elektronen-Transfers (Nb ⁵⁺ → Nb ³⁺ ), größer als viele andere Anodenmaterialien wie Li₄ Ti₅ O₁₂ [14, 15]. Wird für Superkondensatoren verwendet, LiNb₃ O₈ Nanoflocken zeigen eine ausgezeichnete Zyklenstabilität mit einer vernachlässigbaren Abnahme der spezifischen Kapazität selbst nach 15.000 Zyklen [16]. Außerdem wird es als effizienter Photokatalysator bei Anwendungen zur Wasserstofferzeugung und zum Abbau organischer Schadstoffe verwendet. Reines LiNb₃ O₈ ist ein hochaktiver UV-Photokatalysator für die Wasserreduktion, der in 1 h 83,87 μmol Wasserstoff produziert und aufgrund seiner großen Bandlücke (d. h. 3,9 eV) und seiner Unfähigkeit, sichtbares Licht zu absorbieren, keinen Wasserstoff unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht produziert [17 , 18]. LiNb₃ O₈ Nanoflocken zeigen eine schnelle Entfärbung des Farbstoffs Toluidinblau O (TBO) unter UV-Licht im Vergleich zu kommerziellem TiO₂ Pulver [13].

Höchstens das Auftreten von LiNb₃ O₈ wird als Verunreinigungsphase bei der Herstellung von LiNbO₃ . erkannt , insbesondere in Filmproben, aufgrund hoher Glühtemperatur oder inhomogener Verteilung des Li-Elements in Vorstufen [19, 20]. Aufgrund der Schwierigkeit, eine reine Phase herzustellen, ist LiNb₃ O₈ wurde selten untersucht, während für LiNbO₃ Pulver, die Herstellungstechnologien sind unterschiedlich, wie Sol-Gel [19], Hydrothermal [21] und Laserbestrahlungsverfahren [22]. Die hydrothermale Methode wird häufig verwendet, um Nanomaterialien mit Vorteilen wie niedriger Temperatur, Umweltfreundlichkeit und homogener Partikelgrößenverteilung zu synthetisieren, wodurch die Variation des Li/Nb-Molverhältnisses effizient vermieden werden kann, ohne hohe Temperaturen zu durchlaufen. Bei der hydrothermalen Methode spielen die Parameter Reaktionstemperatur, Rohstoffverhältnis und Haltezeit eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der erhaltenen Materialien, während die Erforschung des Li/Nb-Verhältnisses viel größer als 1:1 bei der Herstellung von Li-Nb -O-Verbindungen wurden noch nicht berichtet.

In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen des Li/Nb-Verhältnisses auf die Herstellung von Li-Nb-O-Verbindungen durch ein hydrothermales Verfahren eingehend untersucht. Eine Reihe analytischer Techniken wurde verwendet, um die Kristallinität, Morphologie und chemische Zusammensetzung der Li-Nb-O-Proben zu charakterisieren, insbesondere die Veränderungen vor und nach der hydrothermalen Reaktion. Reines LiNb₃ O₈ und LiNbO₃ Photokatalysatoren wurden hergestellt und die photokatalytische Leistung anhand des Einflusses des Li/Nb-Verhältnisses in Rohstoffen untersucht.

Methoden

Die Herstellung von Li-Nb-O-Verbindungen erfolgte nach dem hydrothermalen Verfahren unter Verwendung von Lithiumhydroxid-Monohydrat (LiOH·H₂ Ö; Aladdin, ACS, ≥ 98,0 % und Niobpentaoxid (Nb₂ .) O₅; Aladdin, AR, 99,9%) als Ausgangsmaterialien. Zuerst 3,5 mmol Nb₂ O₅ wurde in 35 ml entionisiertem Wasser mit einer bestimmten Menge LiOH·H₂ . dispergiert O unter magnetischem Rühren. Die Molverhältnisse von Li:Nb betragen 1:3, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1 und 8:1; Da die Ergebnisse der Proben, die mit Verhältnissen von 4:1, 5:1, 6:1 und 7:1 hergestellt wurden, ähnlich sind, werden unten nur die Verhältnisse von Li:Nb = 4:1 und 7:1 gezeigt. Die Suspensionslösungen wurden in 50 ml Teflon-ausgekleidete Hydrothermalsynthese-Autoklavenreaktoren gegeben und 24 h bei 260 °C gehalten, dann auf natürliche Weise auf Raumtemperatur abgekühlt. Die so erhaltenen Pulver wurden dann mehrmals mit entionisiertem Wasser und Ethanol gewaschen und bei 60 °C getrocknet. Schließlich wurden die Produkte bei verschiedenen Temperaturen von 500 bis 800 °C für 2 h mit einer Anstiegsrate von 5 °C/min kalziniert.

Die Röntgenbeugungsmuster (XRD) wurden mit einem Bruker D8 Discover Diffraktometer mit Cu Kα . aufgenommen Strahlung (40 kV, 40 mA). Die Morphologien der Proben wurden durch ein Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FESEM; JSM-6700F) charakterisiert. Chemische Bindungen wurden durch Fourier-transformierte Infrarotspektroskopie (FTIR) im Bereich von 2000–650 cm ⁻¹ . analysiert . Eine Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS)-Analyse wurde auf einem Thermo-Fisher Escalab 250Xi-Instrument durchgeführt, um die chemische Komponente von Li-Nb-O-Verbindungen zu charakterisieren. Die spezifische Oberfläche wurde auf einem Oberflächengerät (Micromeritics ASAP 2460) bei 77 K mit N₂ . gemessen Adsorptions-/Desorptionsverfahren (BET-Verfahren). Die Photolumineszenz-Spektren (PL) wurden mit einem F-280-Fluoreszenzspektrophotometer mit einer Anregungswellenlänge von 320 nm erfasst.

Um die photokatalytische Leistung von Li-Nb-O-Verbindungen zu bewerten, wurde der Abbau der wässrigen Methylenblau (MB)-Lösung (5 mg/l) unter Bestrahlung einer 500 W Hg-Lampe bei einem natürlichen pH-Wert durchgeführt. 50 mg Pulver wurden in 50 ml wässriger MB-Lösung dispergiert. Vor der Bestrahlung wurde die Suspension 1 h im Dunkeln gerührt, um ein Adsorptionsgleichgewicht zu erreichen. Dann wurde die Suspension mit der Hg-Lampe bestrahlt. Die Konzentration von restlichem MB wurde in einem Intervall von 30 Minuten mit einem Ultraviolett-Vis-Spektrophotometer im nahen Infrarot (UV-vis-NIR) bei 665 nm analysiert.

Ergebnisse und Diskussion

Die XRD-Muster der nach der hydrothermalen Reaktion mit unterschiedlichen Li/Nb-Molverhältnissen erhaltenen Produkte sind in Abb. 1 gezeigt. Es ist offensichtlich, dass reines LiNbO₃ Phase (JCPDF, Nr. 20-0631) wird mit Li:Nb = 2:1 erhalten. Bei einem Verhältnis von Li/Nb kleiner als 2:1, wie 1:1 oder 1:3, ist die Hauptphase immer noch LiNbO₃ , begleitet vom Rest von Nb₂ O₅ (JCPDF, Nr. 37-1468), was bedeutet, dass der Li-Gehalt nicht ausreicht, um vollständig mit Nb₂ . zu reagieren O₅ um LiNbO₃ zu bilden . Wenn wir den Li-Gehalt stark erhöhen, tritt ein erstaunliches Phänomen auf:Es gibt kein LiNbO₃ nach der hydrothermalen Reaktion überhaupt gebildet, wie in Abb. 1 deutlich zu sehen ist. Wenn das Verhältnis von Li/Nb 4:1 oder größer ist, wird nur Nb₂ O₅ Phase in XRD-Mustern vorhanden, keine anderen Verunreinigungen nachgewiesen. Wird das Li-Ion während des Waschvorgangs weggewaschen? Genau wie die frühere Literatur berichtet [23].

XRD-Muster der Li-Nb-O-Pulver, die nach einer hydrothermalen Reaktion mit unterschiedlichen Li/Nb-Molverhältnissen erhalten wurden

Um die Phasenentwicklung zu veranschaulichen, wenn das Li/Nb-Verhältnis groß genug ist, werden die durch die Hydrothermalmethode erhaltenen Produkte unter Verwendung von Li/Nb = 8:1 als Beispiel bei verschiedenen Temperaturen kalziniert und die XRD-Muster sind in Abb. 2 gezeigt . Wenn die Produkte bei 500 und 600 °C kalziniert werden, entsteht eine neue Phase LiNbO₃ erscheint, was beweist, dass in den direkt nach der hydrothermalen Reaktion erhaltenen Produkten tatsächlich ein Li-Element vorhanden ist, obwohl es durch XRD nicht nachgewiesen wurde. Außerdem erscheint bei 600°C ein Beugungspeak bei 30,26°, der als (410)-Ebene des monoklinen LiNb₃ . indiziert werden kann O₈ . Die Reaktion kann durch die folgende Gl. (1) [24]:

XRD-Muster der Li-Nb-O-Pulver (Molverhältnis von Li:Nb = 8:1), kalziniert bei verschiedenen Temperaturen für 2 h

Bei 700 °C ist das monokline LiNb₃ O₈ ist die vorherrschende Phase mit fast vernachlässigbarer Verunreinigung. Die reine Phase von LiNb₃ O₈ wird bei 800 °C erhalten, wobei alle Beugungspeaks auf die monokline Phase (JCPDF, Nr. 36-0307) indiziert sind, eine Raumgruppe von P21/a, die einen neuen Weg zur Herstellung von LiNb₃ . bietet O₈ Verbindungen.

Ein FTIR-Test wird auch durchgeführt, um die Phasenentwicklung der Produkte mit Li:Nb = 8:1 zu untersuchen, wie in Abb. 3 gezeigt. Der Rohstoff Nb₂ O₅ wird als Referenz getestet. In Abb. 3 ist die Bande bei 962 cm ⁻¹ aufgrund der Streckschwingungen von Nb = O in Nb₂ O₅ ist bis 700 °C existent [25]. Nach der hydrothermalen Reaktion werden in diesem Bereich keine anderen Banden nachgewiesen, was bedeutet, dass das einzige Niobat immer noch Nb₂ ist O₅ . Wenn die Kalzinierungstemperatur 500 und 600 °C beträgt, eine neue Bande bei 891 cm ⁻¹ erscheint, während es bei 700 °C verschwindet, im Einklang mit den XRD-Ergebnissen der Bildung und Reaktion von LiNbO₃ . Bei 700 und 800 °C sind die Bänder bei 908 und 828 cm ⁻¹ entsprechen der Bildung von LiNb₃ O₈ Verbindungen [26, 27]. Die FTIR-Ergebnisse stimmen gut mit den XRD-Ergebnissen von Fig. 2 überein.

FTIR-Spektren von Nb₂ O₅ Rohstoffe und Li-Nb-O-Pulver (Molverhältnis von Li:Nb = 8:1) bei verschiedenen Temperaturen kalziniert

Basierend auf den Ergebnissen können wir schließen, dass das Li/Nb-Verhältnis einen großen Einfluss auf die Bildung von LiNbO₃ . hat; ein Verhältnis kleiner als 3:1 begünstigt die Bildung von LiNbO₃ , obwohl größer als 3:1, kein LiNbO₃ Formen überhaupt. Basierend auf dem Diagramm beträgt der kongruente Li-Gehalt 97,2 Mol-% des Nb-Gehalts für die Herstellung von perfektem einphasigem LiNbO₃ , und der Überschuss oder Mangel des Li-Gehalts wird durch die Bildung von Li₃ . ausgeglichen NbO₄ oder LiNb₃ O₈ Phase [28]. Der große Überschuss an LiOH ist günstig, um Li₃ . zu bilden NbO₄ nicht LiNbO₃ , während kein Li₃ NbO₄ Phase wird aufgrund der unzureichenden Reaktionsbedingungen nach der hydrothermalen Reaktion beobachtet; auch wenn das LiNbO₃ Partikel lokal gebildet, es wird leicht in LiOH-Lösung mit starker Alkalinität gelöst [29].

Wie oben erörtert, wird das Li-Element nach der hydrothermalen Reaktion ohne weitere Kalzinierung nicht nachgewiesen, während es in den Produkten mit Li:Nb = 8:1 tatsächlich vorhanden ist. Für Nb₂ O₅ , ist es nach der hydrothermalen Reaktion immer noch das gleiche wie der Rohstoff? Der XPS-Test wird durchgeführt, um die chemische Komponente von Nb₂ . zu charakterisieren O₅ Rohmaterial und die nach der hydrothermalen Reaktion erhaltenen Produkte, wie in Abb. 4 gezeigt. Der Unterschied von Nb 3d_3/2 und 3d_5/2 ist die 2,7 eV für beide Stichproben, was auf Nb ⁵⁺ . hinweist Zustand in beiden Proben ohne andere reduzierte Nb-Oxidspezies [3]. Die Bindungsenergien von Nb 3d verschieben sich nach der hydrothermalen Reaktion in Richtung des Zustands mit niedriger Bindungsenergie, etwa 0,5 eV Unterschied. Dies bedeutet, dass sich die chemische Umgebung von Nb ändert, während keine anderen Verbindungen gebildet werden. Die Änderung kann auf das Vorhandensein von Li-Ionen im Produkt zurückzuführen sein; obwohl keine offensichtliche Li-Nb-O-Verbindung gebildet wird, zieht die Existenz von Li-Ionen mit größerer Symbolik eine starke Anziehung von O-Ionen um Nb herum, was zu einer chemischen Verschiebung der Nb-3d-Bindungsenergie führt.

XPS-Spektren von Nb₂ O₅ Rohstoffe und Produkte (Molverhältnis von Li:Nb = 8:1), die nach der Hydrothermalmethode erhalten wurden

Der Einfluss von Li-Ionen auf Nb₂ O₅ wird auch in SEM-Bildern beobachtet, wie in Abb. 5 gezeigt. Abb. 5a ist das Bild von Nb₂ O₅ Rohmaterial mit unregelmäßiger Form, dichter Struktur und Länge von mehreren Mikrometern. Nach der hydrothermalen Reaktion wird das große Kristallpartikel in kleine Partikel mit einer maximalen Größe von etwa 200 nm geteilt, obwohl die kleinen Partikel immer noch zusammen aggregieren. Aus den XRD- und XPS-Ergebnissen wissen wir, dass die kleinen Partikel immer noch Nb₂ . sind O₅ . Die Veränderung der Morphologie von Nb₂ O₅ kann auf den hydrothermalen Zustand und den hohen Gehalt an LiOH·H₂ . zurückgeführt werden O in Rohstoffen.

REM-Bilder von a Nb₂ O₅ Rohstoffe und b die Produkte (Molverhältnis von Li:Nb = 8:1), die nach der Hydrothermalmethode erhalten wurden

Die nach der hydrothermalen Reaktion erhaltenen Produkte werden bei 800 °C mit unterschiedlichen Li/Nb-Verhältnissen kalziniert. Im Folgenden wählen wir drei typische Li/Nb-Verhältnisse als Beispiele:1:3, 2:1 und 8:1. Die XRD-Muster der drei Proben sind in Abb. 6 dargestellt. Aus den XRD-Ergebnissen reines LiNbO₃ wurden mit Li/Nb = 2:1 hergestellt und zeigten selbst beim Kalzinieren bei 800 °C keine Veränderung. Zur Herstellung einer weiteren Li-Nb-O-Verbindung LiNb₃ O₈ , kann es mit zwei absolut entgegengesetzten Li/Nb-Verhältnissen erhalten werden:8:1 und 1:3 (bezeichnet als LiNb₃ O₈ -8:1 und LiNb₃ O₈ -1:3). Für andere Li/Nb-Verhältnisse, die in Fig. 6 nicht gezeigt sind, führen die bei 800 °C kalzinierten Produkte zur Bildung von zwei Mischphasen:LiNb₃ O₈ und LiNbO₃ . Basierend auf den XRD-Ergebnissen reines LiNb₃ O₈ Pulver werden mit zwei unterschiedlichen Li/Nb-Verhältnissen hergestellt. Gibt es Unterschiede zwischen den beiden Produkten?

XRD-Muster von drei typischen Li/Nb-Verhältnissen, kalziniert bei 800 °C für 2 h

Die SEM-Bilder der beiden Produkte werden als Fig. 7b bzw. c angezeigt. Wie in Abb. 7 gezeigt, ist die Morphologie von LiNb₃ O₈ -1:3 sind ganz anders als LiNb₃ O₈ -8:1. LiNb₃ O₈ -8:1 hat eine poröse und hohle Struktur aus LiNb₃ O₈ Nanopartikel mit einer Länge von mehreren Mikrometern, ähnlich einer Wabe. Ganz anders ist es bei der Partikelaggregation der Festkörperreaktion, da LiNb₃ O₈ -1:3 gezeigt. Die BET-Bereiche von LiNb₃ O₈ -8:1 und LiNb₃ O₈ -1:3 sind 4,46 und 0,96 m ² /g, die größere Oberfläche der ersteren ergibt sich aus der porösen und hohlen Struktur. Der Morphologieunterschied ist auf die unterschiedliche Morphologie der Reaktanten zurückzuführen:für LiNb₃ O₈ -8:1, der Reaktant von LiNbO₃ wird basierend auf der Kalzinierung der Produkte nach der hydrothermalen Reaktion gebildet, die Morphologie der Produkte ist in Abb. 5b gezeigt, während für LiNb₃ O₈ -1:3, die Morphologie von LiNbO₃ direkt nach der hydrothermalen Reaktion erhalten wird, ist hexaederartig, wie in Abb. 7a gezeigt [21]. Die Bildung der porösen und hohlen Struktur für LiNb₃ O₈ -8:1 kann auf die Verflüchtigung von Lithium während des Kalzinierungsprozesses zurückgeführt werden, was für die Bildung von neuem LiNb₃ . von Vorteil ist O₈ Partikel und Netzwerke zwischen den Partikeln [11]. Für LiNbO₃ kalziniert bei 800 °C (d. h. Li/Nb = 2:1), seine Korngröße beträgt etwa 200 nm und die Form scheint unregelmäßig, wie in Fig. 7d gezeigt; der BET-Bereich beträgt etwa 3,91 m ² /g.

SEM-Bilder von drei typischen Produkten mit Li/Nb-Verhältnissen, die bei verschiedenen Temperaturen kalziniert wurden:a 2:1 bei 500 °C, b 1:3, c 8:1 und d 2:1 bei 800 °C

Die photokatalytische Leistung von LiNb₃ O₈ und LiNbO₃ sind in Abb. 8 dargestellt. Aus den UV-Vis-Absorptionsspektren von MB bei der unterschiedlichen Bestrahlungszeit (Abb. 8a–d) wird beobachtet, dass die maximale Absorptionsbande (665 nm) mit zunehmender Bestrahlungszeit schwach wird . Die Abbaurate von MB wird mit den Katalysatoren von LiNb₃ . stark verbessert O₈ und LiNbO₃ unter UV-Licht, insbesondere für LiNb₃ O₈ -8:1, etwa 85 % von MB wurden nach 30 Minuten Bestrahlung abgebaut, wie in Abb. 8e gezeigt. Da der Photoabbau von MB unter Verwendung von Li-Nb-O-Katalysatoren der Kinetik pseudoerster Ordnung folgt, die durch den modifizierten Langmuir-Hinshelwood-Kinetikmodus beschrieben wird [30], werden die Konstanten der Geschwindigkeit pseudoerster Ordnung ( k ) berechnet, dargestellt in Abb. 8f. Die erhaltenen Geschwindigkeitskonstanten erster Ordnung von MB ohne Katalysatoren, LiNb₃ O₈ -1:3, LiNbO₃ , und LiNb₃ O₈ -8:1 sind 0,71 × 10 ⁻² , 1,61 × 10 ⁻² , 4,18 × 10 ⁻² , und 6,73 × 10 ⁻² min ⁻¹ , bzw. Je höher die Geschwindigkeitskonstante erster Ordnung ist, desto herausragender ist die photokatalytische Leistung. Die k von LiNb₃ O₈ -8:1 entspricht 9,5 mal MB ohne Katalysatoren, 4,2 mal LiNb₃ O₈ -1:3 und das 1,6-fache von LiNbO₃ . Im Vergleich zu LiNb₃ O₈ -1:3, die höhere photokatalytische Leistung von LiNb₃ O₈ -8:1 kann auf die einzigartige poröse und hohle Struktur zurückgeführt werden, die eine hohe Dichte an aktiven Zentren für den Abbau von MB bietet [31].

UV-Vis-Absorptionsspektren des Abbaus von MB:a ohne Katalysator und katalysiert durch b LiNb₃ O₈ -1:3, c LiNbO₃ , und d LiNb₃ O₈ -8:1 bzw. e Fotoabbau von MB und f kinetischer Fit bezüglich der Bestrahlungszeit bei Verwendung von Li-Nb-O-Pulver

Im Vergleich zu LiNbO₃ , die verbesserte photokatalytische Leistung von LiNb₃ O₈ -8:1, das fast die gleiche Absorptionsfähigkeit von MB hat wie die von LiNbO₃ , kann auf seinen geschichteten Strukturtyp mit der reduzierten Symmetrie zurückgeführt werden. Die Schichtstruktur kann die Trennung von Elektronen und Löchern verbessern [32], im Einklang mit den PL-Spektren, wie in Abb. 9 gezeigt. Gleichzeitig ist das LiNb₃ O₈ Gerüst besteht aus drei verschiedenen Niobat-Oktaedern und Li-Atome teilen partielle Oktaederplätze; das höhere oktaedrische Niobatzentrum soll mehr aktive Zentren für die Photokatalyse bereitstellen. Schließlich ist die kleinere Energiebandlücke von LiNb₃ O₈ (ca. 3,9 eV) als die von LiNbO₃ (4.14 eV) bedeutet, dass mehr einfallendes Licht genutzt werden kann, um am photokatalytischen Prozess teilzunehmen [33].

Raumtemperatur-PL-Spektren von LiNb₃ O₈ -1:3, LiNbO₃ , und LiNb₃ O₈ -8:1 Katalysatoren

Die Trenneffizienz photogenerierter Träger des Li-Nb-O-Katalysators wird durch PL-Spektren untersucht, wie in Abb. 9 gezeigt. Wie wir wissen, resultieren PL-Emissionsspektren hauptsächlich aus der Rekombination freier Träger. Wie in Abb. 9 zu sehen ist, LiNb₃ O₈ zeigt kleinere Emissionspeaks bei etwa 470 nm als LiNbO₃ . Das bedeutet, dass LiNb₃ O₈ hat eine längere Ladungsträgerlebensdauer und eine verbesserte Effizienz des Grenzflächenladungstransfers, was auf seine geschichtete Struktur mit der reduzierten Symmetrie zurückzuführen ist, die die Trennung von Elektronen und Löchern verbessert.

Schlussfolgerungen

Aus den obigen Ergebnissen können wir schließen, dass das Li/Nb-Verhältnis einen großen Einfluss auf die Bildung von LiNbO₃ . hat; ein Verhältnis kleiner als 3:1 begünstigt die Bildung von LiNbO₃ , obwohl größer als 3:1, bildet kein LiNbO₃ überhaupt und die Morphologie und chemische Bindung von Nb₂ O₅ Rohstoff werden vollständig durch Li-Ionen modifiziert. Der Grund kann auf den hohen Gehalt an LiOH zurückgeführt werden, das für die Bildung von Li₃ . von Vorteil ist NbO₄ nicht LiNbO₃ , und auch, wenn das LiNbO₃ Partikel bildet sich lokal, es wird leicht in LiOH-Lösung mit starker Alkalinität gelöst. Reines LiNb₃ O₈ Pulver werden mit zwei absolut entgegengesetzten Li/Nb-Verhältnissen erhalten:8:1 und 1:3; Ersteres zeigt eine einzigartige poröse und hohle Struktur, ganz anders bei der Partikelaggregation (letzteres zeigt). Verglichen mit Li/Nb = 1:3, höhere photokatalytische Leistung von LiNb₃ O₈ (Li/Nb = 8:1) beobachtet und kann auf die einzigartige poröse und hohle Struktur zurückgeführt werden, die eine hohe Dichte an aktiven Zentren für den Abbau von MB bietet. Im Vergleich zu LiNbO₃ , die verbesserte photokatalytische Leistung von LiNb₃ O₈ kann seinem Schichtstrukturtyp zugeschrieben werden, wobei die reduzierte Symmetrie die Trennung von Elektronen und Löchern verbessert.