α-Fe2O3微納米材料的合成及光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)可用于光降解有機(jī)污染物，具有深度氧化能力、適用范圍廣、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)以TiO2為代表的傳統(tǒng)寬帶隙半導(dǎo)體氧化物，對(duì)太陽(yáng)光利用率不高的問(wèn)題，本論文以具有可見(jiàn)光響應(yīng)的窄帶隙半導(dǎo)體氧化物α-Fe2O3為研究對(duì)象，以提高其光催化性能為目標(biāo)，采用水熱法與固相合成法制備前驅(qū)體材料，通過(guò)前驅(qū)體材料的熱分解制備了α-Fe2O3微納米材料，并運(yùn)用XRD、FTIR、TG-DSC、DRS、FESEM與TEM等多種表征手段，研究水熱溫度、

2、水熱時(shí)間對(duì)產(chǎn)物形貌、晶體結(jié)構(gòu)的影響；研究固相合成所用原料、熱處理溫度，對(duì)產(chǎn)物結(jié)晶性能、形貌、粒徑大小、光學(xué)性能的影響，并分析熱分解產(chǎn)物α-Fe2O3在有無(wú)H2O2的情況下，對(duì)亞甲基藍(lán)的可見(jiàn)光降解效果。
　　140℃水熱反應(yīng)4 h即可生成花簇狀，結(jié)晶性良好的α-FeOOH納米材料；水熱條件下α-FeOOH具有較大的晶體生長(zhǎng)指數(shù)n(14.812)和表觀活化能Q(128.47 kJ/mol)；180℃水熱反應(yīng)20 h，前驅(qū)體α-FeOO

3、H全部分解生成α-Fe2O3；140℃水熱反應(yīng)24 h所得前驅(qū)體熱分解產(chǎn)物α-Fe2O3具有最高的光催化降解率60％，加入5 ml H2O2后，光催化降解率達(dá)到79.90%。
　　固相反應(yīng)的本質(zhì)是在水分子的作用下，F(xiàn)e3+與十二烷基硫酸鈉(SDS)之間的反應(yīng)，前驅(qū)體在450~600℃熱處理2 h可得到α-Fe2O3納米粒子，隨著熱處理溫度的升高，固相合成所得α-Fe2O3納米材料的帶隙寬度逐漸升高，但是均小于體相α-Fe2O3(2

4、.2 eV)。不同原料固相合成所得前驅(qū)體，在500℃熱處理2 h可達(dá)72.29%與70.60%的可見(jiàn)光光催化效率，光催化動(dòng)力學(xué)常數(shù)分別為6.78×10-3 min-1、6.99×10-3 min-1。
　　H2O2的加入極大地提高了固相合成所得α-Fe2O3納米粒子的可見(jiàn)光光催化性能。隨著H2O2添加量的增加，光降解率逐漸升高，H2O2添加量為0.5 ml時(shí)，以FeCl3·6H2O、SDS為原料固相合成所得前驅(qū)體，500℃熱處理2