Fe2O3-TiO2磁性复合材料的制备及可见光催化性能

以FeCl3和Ti(C4H9O)4为前驱体,通过复合溶胶法制备了Fe2O3-TiO2磁性复合光催化剂,并用XPS,XRD,SEM,EDS及BET进行了表征.对亚甲基蓝的降解实验证明,Fe2O3的引入将复合材料的光响应范围扩展至可见光区,且掺杂的Fe2O3摩尔分数为1.0%时,样品可见光催化性能最高.磁强计的测试结果显示,复合光催化剂具有一定的磁性,可在反应结束后利用磁场从体系分离,使催化剂得到回收再利用.

Vo. 1 31 21 0 0年 4月

高等学校化学学报 CHEMI CALJ OURNAL OF CHI NES NI E U VERSTI I ES

No 4 . 6 2—6 6 6 6

F 2 3 T O磁性复合材料的制备及 eO一 i 2 可见光催化性能 李秀莹,王靖宇,王晓宇,苏丹, 韩喜江,杜耘辰 (哈尔滨工业大学化学实验中心,哈尔滨 10 0 ) 50 1摘要以 FC T ( 。 eI和 iC H 0)为前驱体,通过复合溶胶法制备了 F TO磁性复合光催化剂, e0一i并用 X S P,

X D, E E S及 B T进行了表征.对亚甲基蓝的降解实验证明, eO的引入将复合材料的光响应范围 R S M, D E F,扩展至可见光区,且掺杂的 F:摩尔分数为 10 eO .%时,品可见光催化性能最高.磁强计的测试结果显示,样 复合光催化剂具有一定的磁性,可在反应结束后利用磁场从体系分离,使催化剂得到回收再利用. 关键词 F: TO; e0 -i复合催化剂;可见光;磁分离 0 1; 64 1 6 4 O 4 .4文献标识码 A 文章编号 0 5 -70 2 1 )40 6 - 2 1 9 (0 0 0 -6 2 5 0 0中图分类号

TO因具有催化活性高、 i:化学性质稳定、抗磨损和价廉无毒等优点而备受关注,应用广泛 .然且而, i TO作为光催化剂其活性受到 3种因素的制约:( )量子效率低,且受光激发后生成的电子和空 1

穴易发生复合,使得其光催化活性有限;( )可见光利用率极低, 2其禁带宽度为 32e . V,对应的激发 波长为 3 7n与可见光及太阳能的光谱范围不匹配¨;( )直接制得的粉末态光催化剂粒径太小, 8 m, 3

难以从反应后的混合体系中分离,导致其回收及活化后再利用能力有限 _.严重阻碍了 TO光催化氧 3 J i 化技术的工业化应用进程 .目前普遍采用将 TO固定在载体上制成悬浮颗粒或薄膜的方式加以应用, i 但材料在固定后比表面积急剧下降,导致其光催化效率远低于负载前的粉末态. 复合半导体,即两种或两种以上具有不同能带结构的半导体微粒以某种方式结合在一起,成复形合型纳米粒子.这种复合能使窄带隙半导体敏化为宽带隙半导体,并能使宽带隙半导体作为光催化剂

的光化学反应拓展至可见光区[ .—e0的禁带宽度为 2 2e可吸收可见光的能量而受到激发, 4 F J . V,虽

然本身催化活性不高,但与 TO复合后,由于二者导带电位的差异,使光生电子在界面问自发迁移, i 而价带生成的空穴仍然留在其中,从而产生有效的电子和空穴的分离,提高光催化剂的量子效率 ] . 同时,一eO是最稳定的磁性铁氧化物,可通过磁分离技术有效地解决固液分离这一难题 .这种 F:, F, i: eO一 O复合光催化剂既能保持粉末态的高催化活性,又能通过外界磁场收集循环利用,克服了悬 T浮状 TO粉末回收困难的缺点,因而具有潜在的应用价值 .本文采用复合溶胶法制备了具有可见光响 i

应的 F:,TO磁性复合光催化材料,对其催化降解亚甲基蓝 ( eO一i:并 MB)染料进行了研究 .

1实验部分 1 1试剂与仪器 .

钛酸丁酯[ iC H O)] T( 4 9 、无水乙醇 ( H C O、醋酸 ( 2 H) c 3O H)冰 C H O、氯化铁 ( e 1 H O)亚 FC3 6 2和 甲基蓝 (。。 1 3 3:均为分析纯试剂 . C6 8 N S H O) H C

电热恒温水浴锅 (津市泰斯特仪器有限公司 ) D 52离心机 (天,L Z .北京医用离心机厂 ) S C一, X L3型数显加热磁力搅拌器 (义市英峪予华仪器厂 ) U C N— 5马弗炉 ( eus.e ) XQ.巩,V L A 31 0型 7 D gs N y,S J 1型 a

数显直流无级调速搅拌器(郑州长城科工贸有限公司) 50W卤素灯 (, 0鑫辉特种光源电器厂 )和滤光 收稿日期: 0 90 -3 2 0 -42 .基金项目:国家自然科学基金 (准号: 0 7 02)批 27 6 3资助 .

联系人简介j韩喜江,,男教授,主要从事催化材料和吸波材料研究. - a: ax 3 ao.o .a E m i h n 6@yho cm c l j

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