尖晶石型鋁酸鹽粉體水熱法制備及其可見(jiàn)光催化性能的研究.pdf

1、光催化氧化技術(shù)是指利用半導(dǎo)體光催化劑、通過(guò)光作用氧化降解水和空氣中的有機(jī)污染物的技術(shù)。它具有效率高、操作條件易控制、非選擇性氧化、無(wú)二次污染等突出特點(diǎn)，為有機(jī)污染物的工業(yè)化處理提供了新的途徑，有著廣闊的應(yīng)用前景。目前常用的半導(dǎo)體光催化劑(如TiO2)通常帶隙較寬，僅在紫外光范圍內(nèi)有響應(yīng)，難以實(shí)現(xiàn)有效地轉(zhuǎn)化和利用太陽(yáng)能，光催化降解效率較低。因此研制新型的可見(jiàn)光響應(yīng)半導(dǎo)體光催化材料(如尖晶石型AB2O4光催化劑)，成為光催化材料重要的研究熱

2、點(diǎn)。 本文采用水熱法制備尖晶石型鋁系化合物NAl2O4(N=Zn,Cu,Ni)，利用XRD、TEM、UV-vis DRS等測(cè)試手段對(duì)三種尖晶石型光催化劑的晶型結(jié)構(gòu)、表面形貌和光吸收響應(yīng)范圍進(jìn)行了分析。并以其為光催化劑對(duì)三種水溶性染料(甲基橙、活性艷紅K-2G、酸性紅B)進(jìn)行可見(jiàn)光催化降解實(shí)驗(yàn)，以染料的降解脫色率和COD去除率對(duì)樣品的可見(jiàn)光催化活性進(jìn)行表征。對(duì)由水熱法制備的光催化活性較好的ZnAl2O4進(jìn)行了重點(diǎn)研究，并討論了水熱

3、反應(yīng)條件及催化劑的用量對(duì)其光催化性能的影響。 研究結(jié)果表明：利用水熱法能夠在較低溫度下制備尖晶石型NiAl2O4、ZnAl2O4化合物，同時(shí)對(duì)水熱法制備的CuAl2O4前驅(qū)物進(jìn)行熱處理制得了尖晶石型CuAl2O4樣品。通過(guò)對(duì)NAl2O4(N=Zn，Cu，Ni)的光催化活性分析發(fā)現(xiàn)，三種樣品均具有優(yōu)異的光催化性能，催化降解2h后三種染料溶液的降解脫色率和COD去除率均可達(dá)到80％和50％以上。從N位離子半徑、d電子數(shù)以及禁帶寬度等

4、角度解釋了三種樣品的光催化活性存在的差異。對(duì)ZnAl2O4的光催化活性分析表明，水熱反應(yīng)溫度和pH值對(duì)ZnAl2O4樣品的光催化活性影響較大，反應(yīng)溫度為245℃、pH值為10時(shí)所制得樣品對(duì)甲基橙溶液的催化降解效果最佳，光照2h的降解脫色率均達(dá)到90％以上；而水熱反應(yīng)時(shí)間對(duì)樣品的光催化活性的影響并不十分顯著，隨著水熱反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品對(duì)甲基橙溶液的降解脫色率變化不大；同時(shí)考慮光催化劑的用量對(duì)其光催化性能的影響，確定ZnAl2O4光催化劑