间隙水驱动四面体环结构木瓦纳达特BiVO光催化剂中的异常热膨胀₄

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态化学 固态化学
• 晶体学 晶体学是指结晶学.

背景情况:

• 木瓦纳酸盐 (BiVO4) 存在多种多态,包括四角 (tz-BiVO4) 和四角 (ts-BiVO4).
• 了解相位过渡对于优化材料性能和应用至关重要.

研究的目的:

• 为了研究tz-BiVO4到tz-BiVO4.4的热转化途径.
• 阐明介质物种在tz-BiVO4.4的结构稳定性和热性行为中的作用.

主要方法:

• 在现场同步X射线衍射 (XRD)
• 热重力测量分析 (TGA)
• 富里埃转换红外光谱学 (FTIR) 是一种技术.
• 分析X射线对分布函数 (PDF) 分析

主要成果:

• 在693-773 K之间发生了tz-BiVO4到tz-BiVO4的过渡.
• 在冷却到773 K以上时,观察到随后的转化为单临床费尔古索尼特 (mf-BiVO4).
• 400-500 K之间的异常热膨胀与间隔H2O/NH4+的损失有关.
• 加热导致tz-BiVO4中V-O键收缩和VO4多面体体积减少,这是由于四面体旋转.
• 试图在不破坏tz-BiVO4稳定的情况下去除间隔物种是不成功的,这表明它们的稳定作用.

结论:

• 确定了BiVO4多态的热转化序列.
• 间隔物种对于稳定tz-BiVO4结构至关重要.
• 在mf-BiVO4和tz-BiVO4中存在局部结构扭曲,正如PDF分析所显示的那样.