尖晶石型鐵酸鹽復(fù)合光催化劑的制備及光催化性能研究.pdf

1、近年來(lái)，光催化技術(shù)因其在能源和環(huán)境污染治理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而受到了越來(lái)越多的關(guān)注。其中，光催化劑扮演了非常重要的角色。TiO2作為傳統(tǒng)的光催化劑，因其價(jià)廉、無(wú)毒且催化性能優(yōu)良而一直都是光催化研究的熱點(diǎn)。但與此同時(shí)，TiO2作為光催化劑也存在著一定的局限性。其一是量子效率低，產(chǎn)生的光生電子-空穴對(duì)很容易快速?gòu)?fù)合；其二是TiO2的禁帶寬度較寬（3.0 eV左右），只能吸收只占太陽(yáng)光譜4％左右的紫外光，而不能吸收可見(jiàn)光。這兩點(diǎn)都限制了其廣泛應(yīng)用

2、。尖晶石型鐵酸鹽半導(dǎo)體材料，因其較窄的禁帶寬度（2.0 eV左右）以及良好的耐光腐蝕性能，被廣泛認(rèn)為是一種極具發(fā)展前景的光催化劑。同時(shí)，尖晶石型鐵酸鹽是一種磁性材料，作為光催化劑可以通過(guò)外加磁場(chǎng)很容易地實(shí)現(xiàn)回收和重復(fù)使用。然而，尖晶石型鐵酸鹽也存在著光催化效率低的缺點(diǎn)。因此，開(kāi)發(fā)光響應(yīng)范圍寬，催化效率高的催化劑便成為光催化領(lǐng)域最重要的研究?jī)?nèi)容。通常采用摻雜其他元素，調(diào)變催化劑的組成，或?qū)⒉煌雽?dǎo)體材料進(jìn)行復(fù)合等方法來(lái)改善催化劑的光電結(jié)構(gòu)

3、，提高其催化性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)簡(jiǎn)單的溶膠-凝膠自蔓延高溫燃燒法制備了系列尖晶石型Ni摻雜的CoxNi1-xFe2O4(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1)光催化劑，并采用FT-IR、XRD、SEM、TEM、UV-vis DRs，BET等表征方法對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。以催化分子氧氧化苯甲醇為探針?lè)磻?yīng)，考察了其光催化性能。結(jié)果表明，所得催化劑對(duì)可見(jiàn)光均有很好的吸收，并表現(xiàn)出了良好的催化活性。其中，Co

4、0.3Ni0.7Fe2O4的催化性能最好，在以乙腈作溶劑的條件下反應(yīng)6 h，苯甲醇的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到18.9%，主要產(chǎn)物苯甲醛的選擇性可達(dá)到90.1%。此外，該催化劑具有良好的可回收性和重復(fù)使用性，在重復(fù)使用六次的過(guò)程中，其催化活性無(wú)明顯下降。⑵通過(guò)超聲輔助合成法制備了一系列堿土金屬鐵酸鹽MFe2O4（M=Ca、Mg、Sr和Ba）和C3N4的復(fù)合型光催化劑，采用FT-IR、XRD、TEM、UV-vis DRs等表征手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。以

5、光催化降解羅丹明 B為探針?lè)磻?yīng)，考察了其光催化性能。結(jié)果表明，和單一組分相比，復(fù)合型光催化劑的光催化活性都有所提高。其中SrFe2O4和C3N4以質(zhì)量比1:1復(fù)合所得催化劑的催化活性最高。同時(shí)還考察了溶液pH值對(duì)催化劑催化性能的影響，并對(duì)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行了考察。⑶通過(guò)研磨-焙燒的方法制備了一系列不同質(zhì)量比的復(fù)合型光催化劑CaFe2O4/Bi2WO6，采用FT-IR、XRD、TEM、UV-vis DRs等表征手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征；以