Fe基纳米材料的制备及光催化性能表征

发布时间：2017-08-21 07:22

  本文关键词：Fe基纳米材料的制备及光催化性能表征

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【摘要】：人类的发展面临着环境与能源双重问题,光催化技术不但可以降解有机污染物净化环境,还可以分解水产生氢气获得可再生的能源,因而光催化技术具有重要的研究意义。光催化材料的纳米化可以显著地提高光催化剂的活性,制备纳米光催化材料及纳米复合光催化材料是光催化研究领域的的重要课题。与块状材料相比,纳米材料有着独特的性能,具有比块状材料更优异的物理化学性质,在催化、传感器、电极材料、电学设备等领域有着广泛的应用。Fe2O3半导体材料具有优异的光吸收特性,在光催化领域有重要的应用价值。本文利用水热法,溶剂蒸发自组装法制备纳米Fe203材料,以及在此基础上掺杂金属离子和与其他半导体材料复合的方法来达到增强光催化效果。具体研究如下：(1)利用Fe(NO3)39·9H2O为原料,采用溶剂蒸发自组装法制备出介孔Fe2O3口Ti掺杂介孔Fe2O3,通过介孔结构来增大光催化材料的比表面积,达到增强光催化活性的目的。对所获得样品进行XRD、氮气吸附脱附等温线测量、SEM和光催化降解气相异丙醇表征。通过采用不同的焙烧温度考察Ti离子的引入对介孔结构及光催化性能的影响。研究结果表明380℃焙烧制备出的掺钛氧化铁的催化活性最高,催化效果最好。(2)利用水热法制备出球形Fe203颗粒。以Fe(NO3)3·9H2O和ZnCl2为先驱体材料,水热法制备介孔ZnFe2O4纳米材料。通过煅烧的方法,将制备出的Fe2O3球和介孔ZnFe2O4进行复合,得到Fe2O3复合半导体材料,对制备出的三种样品进行XRD、SEM、氮气吸附脱附等温线测量、光催化降解气相异丙醇表征。对三种样品的光催化活性进行比较,结果表明,复合半导体的光催化活性比纯相Fe2O3和纯相ZnFe2O4材料的光催化活性都高。以上研究表明,通过对介孔Fe2O3进行掺杂金属离子和与其他半导体复合的方法对提高Fe2O3光催化材料的性能具有明显的效果。
【关键词】：Fe_2O_3 ZnFe_2O_4 掺钛Fe_2O_3 复合半导体 光催化
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 本论文选题的背景10-11
• 1.2 纳米半导体光催化氧化机理的概述11-12
• 1.2.1 半导体光催化氧化机理的概述11-12
• 1.2.2 纳米材料的介绍12
• 1.3 光催化材料性能的影响因素12-13
• 1.3.1 催化剂尺寸12-13
• 1.3.2 催化剂的比表面13
• 1.3.3 催化剂的品面结构13
• 1.4 介孔Fe_2O_3的介绍及常见制备Fe_2O_3的方法13-19
• 1.4.1 介孔材料及Fe_2O_313-14
• 1.4.2 Fe_2O_3作为磁力光催化剂14-16
• 1.4.3 纳米Fe_2O_3的应用16
• 1.4.4 制备Fe_2O_3的常见方法16-19
• 1.5 构建Fe_2O_3催化剂19-21
• 1.5.1 Fe_2O_3的掺杂19
• 1.5.2 金属担载Fe_2O_319-20
• 1.5.3 复合半导体20-21
• 1.6 本论文研究的内容和选题的意义21-22
• 第2章 Ti掺杂介孔Fe_2O_3光催化剂的制备与性能研究22-31
• 2.1 前言22
• 2.2 实验部分22-24
• 2.2.1 实验试剂22-23
• 2.2.2 实验器材23
• 2.2.3 测试仪器23
• 2.2.4 制备介孔Fe_2O_323
• 2.2.5 制备介孔掺钛Fe_2O_323-24
• 2.3 结果与讨论24-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 Fe_2O_3/ZnFe_2O_4复合光催化剂材料的制备与表征31-39
• 3.1 前言31
• 3.2 实验部分31-33
• 3.2.1 实验所需的药品如下表31-32
• 3.2.2 实验器材32
• 3.2.3 表征仪器32
• 3.2.4 水热法制备相貌可控的球型Fe_2O_332
• 3.2.5 水热法制备纳米ZnFe_2O_432
• 3.2.6 制备Fe_2O_3/ZnFe_2O_4复合半导体32-33
• 3.3 结果与讨论33-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 结论与展望39-40
• 4.1 结论39
• 4.2 未开工作开展的方向39-40
• 致谢40-41
• 参考文献41-46

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