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α-fe2o3@tio2核壳的制备及其光催化性能研究

α-Fe2O3@TiO2核壳的制备及其光催化性能研究

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作者：李满园沈阳化工大学

学位级别：硕士

随着经济飞速发展,环境污染已成为当下各国面临的重大问题。其中,水体有机污染尤为严重。光催化降解有机污染物被认为是一种最有希望的绿色环保技术,可用来解决传统的污染处理方式存在高能耗、低效率、受环境和条件限制较大等技术问题。... 详细信息

随着经济飞速发展,环境污染已成为当下各国面临的重大问题。其中,水体有机污染尤为严重。光催化降解有机污染物被认为是一种最有希望的绿色环保技术,可用来解决传统的污染处理方式存在高能耗、低效率、受环境和条件限制较大等技术问题。tio具有合适的能带电位、较高的化学稳定性、较高的光电转换效率以及安全无毒等优点,被认为是一种理想的光催化剂,受到了各国研究者的广泛研究和开发利用。本文以钛酸四丁酯为原料,以α-feo为模板,采用两个路线制备α-feo@tio核壳。一是通过改进的St(?)ber法成功制备出椭球型α-feo@tio核壳,二是采用溶剂热法合成了三维片层花状α-feo@tio粒子。分别对上述制备的材料进行表征,证明α-feo@tio复合光催化剂被成功合成。XRD分析证明上述制备的材料均含有α-feo和锐钛矿tio。形貌分析显示St(?)ber法合成的α-feo@tio是由tio包覆在α-feo纺锤体核心上构成椭球型α-feo@tio核壳,溶剂热法合成的α-feo@tio是独特的三维片层花状粒子。UV-Vis测试表明椭球型α-feo@tio和三维片层花状α-feo@tio粒子在紫外区和可见光区均有良好的吸收。采用类太阳光对罗丹明B的光催化降解评定了所制备样品的光催化性能。发现与原始物质相比,椭球型α-feo@tio和三维片层花状α-feo@tio粒子均实现了光催化性能的大幅提升。其中,壳厚38nm的椭球型α-feo@tio经6h光照对罗丹明B的降解率达到63.51%。三维片层花状α-feo@tio粒子具有比椭球型α-feo@tio更高的光催化活性。在相同条件下,仅光照4h,添加CTAB制备的三维片层花状α-feo@tio粒子对罗丹明B的降解率即可达到99.61%。进一步分析表明,光催化活性的显著提高主要是由于α-feo@tio异质结的形成和独特的核壳结构,且椭球型α-feo@tio和三维片层花状α-feo@tio粒子具有较大的比表面积,可为有机污染物提供更大的吸附面积,为光催化反应提供更多的反应活性位点。本文制备的两种不同形貌的α-feo@tio核壳结构,为tio在光催化领域的应用提供了新的可行方案。

关键词： α-fe2o3@tio2 核壳椭球粒子光催化

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