5 实验中所遇到的问题与展望 17

致谢 18

参考文献 19

1 前言

1.1 课题的背景

   在21世纪，各项科技进步取得快速进展，能源更新逐步推进，世界各地居民的生活水平正在提高。全球的工业化发展迅速也必然会带来相应的问题，地球上有限的资源储量日益减少，在未来几十年内，自然资源就面临着被我们采撷一空的窘境。自二十世纪七十年代以来，环境恶化和能源短缺成功地引起了世界各国人民对危机的关注。当前这个时代无论哪个国家都在提倡可持续发展[1]，所以全世界都把目光放在了清洁能源的开发和环境修复技术上，这些技术关乎到人类的未来。还有水资源，人类的生存离不开清洁的水资源，而地球淡水资源正在持续减少，人类在未来几十年内将要面对淡水用罄的严峻问题，还有就是全球的人口持续增加，越来越多的森林荒漠化，河流干涸。现实生活实践应用中，有很多创造干净淡水资源的方法。例如，在日常生活中存储雨水来缓解这种冲突，但这种措施的有效期非常非常短，并不是一个长久之计。而且很多阳光充足干旱的地方可能一年也不会有什么降水，比如一些非洲国家。据统计，全世界估计有四亿人每年很少或没有获得清洁或经过消毒的水源，因为饮用或者使用了污染水而导致生病的人有数百上千万，十分可怕。因为工厂的污水排放量很大，而这些污水都通过河流融入了地球水循环，并不会消失，所以会导致上述的统计数字日益增高。由于上述情况，找到一个便捷高效的水处理技能刻不容缓，考虑到这是一个全球性的大工程，成本还不能太高。最常见的污染水就是城市污水和工业污水了，将、这两种污水本身就是淡水，经过处理后可以得到大量的再生淡水。想要让这些污水重新投入我们的生产生活中，就是要去除一些其中对人体有害的悬浮固体，例如会致人腹泻的大肠杆菌，还有一些有机物也是人体不能接受的。以现在的科学技术，处理污水并不能使这些有害污染物消失不见，只能使其转变一个形态继续存在，所以并不完备。还有一些物理方法去除污染物例如过滤之类也可以使用，但是同样也不能把污染物消灭，而且成本也挺高。在传统污水处理方法都存在瓶颈的情况下，前卫的处理方法——高级氧化过程站了出来。其中，半导体光催化起到的作用特别重要。还有就是，能源是人类生活和进步的根底，日常生活中例如汽车火车飞机等都需要自然能源，当然还有工业生产也离不开它。三大传统化石能源在人类文明发展进程中贡献良多，从几百年前工业时代开启至今一直伴随着社会文明的前进，它们可以说是难以替代。然而，这些上天赐予我们的礼物终将会有用完的一天。寻找新的能源是必需的，例如当前企业慢慢推出多种多样的新能源车，而且政府还对新能源车提出优惠政策，这就是一个标志。还有一些目前正在开发或有发展潜力的新型能源。多种新能源中前景最好的一个就是太阳能了。然而，因为各个地区的气候地形不同，太阳能并不能平等的使用在每个地区，所以人们就想到了通过转化储存来解决这个问题。太阳能能够被转变为多种形式的能源，最方便实用的是将其变成为氢能。氢气很环保，燃烧后只会产生水，完全不会污染环境，合当代新能源的要求。而它的燃烧值也很高，当反应中氢氢键断裂时能产生大量能量。它的产品只有水。水裂解生成氢气和氧气，氢气燃烧和氧气再变回水，这当然是一个完美环保的循环。

1.2铌酸钾的介绍

铌酸钾是一种很有名的层片状铌酸盐，由于其特别的光化学性能和半导体特性，还有其在水分解领域的光催化活性[2,3]使得它作为合成新型复合纳米结构的前体时拥有良好的性能，铌酸钾的离子交换夹层和去角质反应[4-6]，获得了广泛的关注。作为一种有效的光催化材料,铌酸钾的几种合成方法已被开发出来,如传统的固态反应法,聚合配合物法,和水热合成法等等。在其他繁琐的技术相比,均匀沉淀方法是特别有前途的多孔复合氧化物的制备高质量和高表面积,所有这些都是提高目标物光催化活性的重要方式。然而，据我所知，通过均匀沉淀法对多孔K4Nb6O17微球的合成和光催化活性的报道很少。我的这个课题就是通过均匀沉淀法制备高表面积的铌酸钾微球并对其进行表征。