燃燒法合成無(wú)定形氧化鋁基納米材料及其可見(jiàn)光催化活性研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和工業(yè)化與城市化率的不斷增加，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。與傳統(tǒng)的有機(jī)污染物處理方法相比，光催化技術(shù)是一種綠色氧化技術(shù)，以其處理成本低、環(huán)境友好、可持續(xù)使用等優(yōu)點(diǎn)，在治理環(huán)境污染方面有著廣闊的應(yīng)用前景。但是，目前所用光催化劑多為紫外光活性、制備方法復(fù)雜或者成本較高，開(kāi)發(fā)易合成、低成本的高效可見(jiàn)光催化劑已成為光催化研究中的熱點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題。
　　 本文利用溶液燃燒法合成了一種含有無(wú)定形組分的MgAl2O4納米粉體

2、光催化劑。通過(guò)XRD、BET、TEM、SEM、DRS、XPS等方法對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，用燃燒法制備的含有一定無(wú)定形組分的樣品在可見(jiàn)光區(qū)有良好的吸收性能，主要是由于無(wú)定形組分的Al-O鍵鍵長(zhǎng)縮短，降低了禁帶寬度;而結(jié)晶狀況良好的樣品則在200-800nm范圍內(nèi)對(duì)光沒(méi)有吸收。另外在高溫燃燒過(guò)程中，燃料中的N原子取代了晶格中的氧原子，進(jìn)一步提高了催化劑的可見(jiàn)光吸收能力。當(dāng)樣品的結(jié)晶度為45.6％時(shí)，光催化活性最高，可見(jiàn)光照100mi

3、n對(duì)次甲基藍(lán)的降解率為99.5％，一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的反應(yīng)速率常數(shù)為0.0491min-1。原因在于適當(dāng)?shù)木w含量提高了光生電子-空穴的分離效率。
　　 進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)定形Al2O3具有紫外光催化活性?；跓o(wú)定形組分Al-O鍵鍵長(zhǎng)縮短的原理，利用反向載體技術(shù)合成了Al2O3負(fù)載P25 TiO2異質(zhì)結(jié)材料。研究表明，燃燒時(shí)N元素?fù)饺隩iO2中，使其光吸收帶邊紅移;載體燃燒方法使復(fù)合材料具有較高的比表面積;無(wú)定形Al2O3中的缺陷位

4、能夠有效地轉(zhuǎn)移TiO2中的光生電子、促進(jìn)光生電子-空穴的有效分離?？疾炝薃l2O3與TiO2之間的比例以及pH等因素對(duì)其光催化活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Al2O3與TiO2的比例為1∶1.5、pH=9.95時(shí)，樣品可見(jiàn)光催化降解甲基橙表現(xiàn)出的活性最高。并結(jié)合自由基捕獲劑實(shí)驗(yàn)，提出了N-TiO2/Al2O3異質(zhì)結(jié)材料的光催化機(jī)理。
　　 通過(guò)簡(jiǎn)易的超聲分散法合成了一種具有較高可見(jiàn)光催化活性的g-C3N4/Al2O3異質(zhì)結(jié)材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)A