稀土鐵基氧化物納米顆粒的制備及其可見光降解羅丹明B的研究.pdf

1、利用半導體光催化技術來凈化廢氣和污水，特別是低濃度的有機污染物，是當前處理環(huán)境問題的重要手段之一。到目前為止，TiO2因具有廉價、化學性質穩(wěn)定、對生物無毒性，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，成為目前研究最為廣泛的光催化劑。然而，在實際應用中TiO2也存在自身的缺點：(1)由于TiO2的禁帶寬度為3.2 eV(銳鈦礦相)，只有紫外光才可激發(fā)TiO2形成電子-空穴對；(2)在很多情況下，TiO2光催化劑需要在水溶液中使用，由于光催化劑顆粒尺寸較小，因

2、此很難將其從水溶液中分離出來，不利于光催化劑的回收使用。因此制備具有可見光響應且易回收的光催化劑是目前光催化技術領域的研究熱點。近年來，一類以ABO3型鈣鈦礦結構為原型的稀土正鐵氧體ReFeO3(Re為稀土元素)材料由于其在固體氧化物燃料電池、傳感器、磁光材料和電極材料等方面的應用受到了廣泛的關注。除了上述應用外，ReFeO3因其具有較小的能帶間隙(Eg<3.0eV)而被視為具有潛在應用價值的可見光催化劑。
　　 本文中，我們以

3、硝酸銪和硝酸鐵為原料，在不同燒結溫度下，采用溶膠凝膠法制備稀土正鐵氧體EuFeO3納米顆粒。利用熱重/差熱分析、X射線衍射、傅立葉變換紅外光譜、拉曼光譜、透射電子顯微鏡、氮氣吸附/解吸附、紫外-可見光漫反射譜等測試方法，對樣品的晶相、形貌、比表面積、光吸收性能等方面進行了表征。選取羅丹明B有機染料水溶液作為降解反應研究對象，在可見光下測試了EuFeO3納米顆粒的光催化性能。我們的研究表明當燒結溫度為750℃，樣品的可見光催化性能是最高的

4、，而當反應體系中加入少量的H2O2后，樣品對有機物的降解能力得到進一步的提高，這可能是由于EuFeO3納米顆粒與H2O2之間產(chǎn)生了類光芬頓效應。我們還對EuFeO3納米顆粒進行循環(huán)降解測試，測試結果顯示在多次使用后，催化劑仍然保持較好的有機物降解能力，且多次使用后的樣品結構未發(fā)生改變，具有良好的結構穩(wěn)定性。這部分工作已發(fā)表在Journal of the American Ceramic Society。
　　 為了能夠探討水溶液

5、中的光催化劑是否能被外加磁場進行分離回收，我們研究了EuFeO3納米顆粒的磁性質，結果表明雖然EuFeO3納米顆粒具有一定的室溫弱鐵磁性，但由于其數(shù)值過小，無法在實際應用中真正實現(xiàn)磁力回收。為了增強光催化劑的磁性，我們通過控制溶膠-凝膠法中的蒸膠溫度，制備出具有EuFeO3/Eu3Fe5O12混合相的樣品。我們發(fā)現(xiàn)在同樣的燒結溫度下，隨著蒸膠溫度的升高，樣品從單純相的EuFeO3納米顆粒逐漸轉化為具有EuFeO3/Eu3Fe5O12混合