铁酸盐的熔盐法合成及其光催化性能

论文摘要

随着社会的发展,环境污染日趋严峻已经发展为全球性的问题。光催化技术是治理环境污染的最佳的选择,而其中的重点是寻求光催化剂。目前广泛使用的光催化剂Ti02只能在紫外光条件下响应,存在产率低、反应速率慢、回收利用率低等缺点。因此,探索可见光响应的高性能光催化材料如铁酸盐成为研究热点。但目前铁酸盐缺乏系统研究,且难以合成纯相。因此,本文以Bi2O3、Fe2O3和ZnO为原料、KNO3-NaNO3为熔盐,采用熔盐法来合成BiFeO3、Bi2Fe4O9、ZnFe2O4铁酸盐。研究BiFeO3、Bi2Fe4O9、 ZnFe2O4粉体熔盐法合成机理及其可见光光催化性能。通过调节熔盐比、熔盐温度、保温时间、冷却方式及坩埚种类合成BiFeO3粉体,并研究其物相演变、形貌、可见光催化性能。瓷坩埚中,7000C保温10min,熔盐比为1：1、2：1、5：1、淬火条件下合成的微米粉体几乎为BiFeO3纯相。研究表明KNO3-NaNO3熔盐有效降低了BiFeO3合成温度。合成的BiFeO3粉体呈现优异的可见光催化活性：在少量H202辅助下,瓷坩埚中经650-C保温1h合成熔盐比为5：1的BiFeO3粉体在可见光照2.5h对甲基橙的降解率高达96.9%。通过调节熔盐比例、熔盐温度、熔盐时间及冷却方式来合成Bi2Fe4O9粉体,研究其物相演变、形貌、可见光催化性能。熔盐比为5：1、750℃保温10min下几乎合成Bi2Fe4O9纯相微米粉体。KNO3-NaNO3促进了Bi2Fe4O9的合成。合成的Bi2Fe4O9粉体在少量H202辅助下具有良好的可见光光催化活性：熔盐比2：1,750℃保温10min合成的淬火Bi2Fe409在光照5h对甲基橙的降解率达到88.3%。研究了熔盐比例、熔盐温度、熔盐时间及冷却方式对合成ZnFe2O4粉体的影响,研究其物相演变、形貌、可见光催化性能。在研究的熔盐比例中,难以合成纯相ZnFe2O4粉体。合成粉体具有吸收可见光潜力,最高降解率达61.9%。综上所述,熔盐法合成的三种铁酸盐粉体形貌虽各不相同,都具有吸收可见光潜力。在少量H202辅助下可见光照射下可有效降解甲基橙,其中熔盐法合成BiFeO3粉体可见光光照2.5h对甲基橙的最高降解率达到96.9%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光催化机理及光催化性能影响因素
• 1.3 主要的光催化剂及应用
• 1.4 铁酸盐研究概况与制备工艺
• 1.5 课题研究意义和研究内容
• 第二章 样品制备和性能测试
• 2.1 实验原料与设备
• 2.2 工艺流程
• 2.3 结构分析
• 2.4 光催化性能测试
• 3及其光催化性能'>第三章 熔盐法制备BiFeO₃及其光催化性能
• 3.1 引言
• 3的合成与表征'>3.2 BiFeO₃的合成与表征
• 3.3 结果与讨论
• 2Fe₄O₉及其光催化性能'>第四章 熔盐法制备Bi₂Fe₄O₉及其光催化性能
• 4.1 引言
• 2Fe₄O₉的合成与表征'>4.2 Bi₂Fe₄O₉的合成与表征
• 4.3 结果与讨论
• 2O₄及其光催化性能'>第五章 熔盐法制备ZnFe₂O₄及其光催化性能
• 5.1 引言
• 2O₄的合成与表征'>5.2 ZnFe₂O₄的合成与表征
• 5.3 结果与讨论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士期间发表和已录用论文清单