尖晶石型光催化材料的研究

来源 :大连轻工业学院 大连工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sjn19900523
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以半导体材料为光催化剂,利用太阳能消除污染,是近年来较重要的研究课题,既具有理论意义又具有实用价值。其中,TiO2以其稳定的化学性质、低廉的价格和较高的光催化活性而被广为接受。但是TiO2也具有自身的缺点,光吸收范围窄,光催化降解效率还不能达到人们期待的结果。因此研究和开发新型光催化材料成为一个新的研究的热点。 尖晶石是一类新型的光催化材料。该文采用无机盐溶胶—凝胶法制备合成了尖晶石型ZnM2O4(M=Cr,Mn,Fe)及NAl2O4(N=Mg,Zn,Cu)化合物,并以其为光催化剂对三种水溶性染料包括酸性红B、甲基橙、活性艳红K-2G等进行光催化降解实验,以染料的降解率对样品的光催化活性进行表征,对影响其光催化活性的因素进行了分析。对光催化活性较好的CuAl2O4进行了重点研究,对CuAl2O4的制备工艺参数进行了探讨,利用DTA、XRD、SEM、TEM、UV-vis、IR等测试方法着重分析了CuAl2O4催化剂的晶型转变温度、形貌、染料降解率及吸附程度等,并对光催化剂的用量、照射光源等影响因素进行了讨论。 结果表明:利用无机盐溶胶—凝胶法能够在较低温度下制备尖晶石型化合物。通过对ZnM2O4(M=Cr,Mn,Fe)及NAl2O4(N=Mg,Zn,Cu)的光催化活性分析发现,M、N位离子的电负性和d电子结构是影响尖晶石型化合物光催化活性的主要因素。这是由于当组成元素(M,N)的电负性增加、d电子数增加时,尖晶石型化合物的能带宽度减小,即半导体的吸收阀值减小,可提高对可见光的利用率,因此光催化活性增强。对CuAl2O4的光催化活性分析表明,在700℃热处理时CuAl2O4已完全生成尖晶石结构,并具有最大的光催化活性;在光源的照射下,CuAl2O4光催化剂对三种染料(酸性红B、甲基橙、活性艳红K-2G)均具有较高的光催化活性,破坏了染料的分子结构,并且在光催化剂表面无染料吸附;确定CuAl2O4光催化剂的用量为2g/L,在紫外灯下光催化活性最大,可以实现在太阳光下对染料进行光催化降解,并可多次重复使用。
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