納米尖晶石的合成及其光催化還原CO-,2-性能研究.pdf

1、本課題主要針對工業(yè)廢氣CO2對環(huán)境的污染和光催化劑本身所存在的缺陷展開,采用無機鹽溶膠.凝膠法制備了一系列組成不同的尖晶石型光催化劑,利用UV-Vis DRS、XRD和SEM等表征手段,對其光電活性、晶體結(jié)構(gòu)和微觀形貌進行了分析。考察了光催化劑制備過程中焙燒溫度及時間對光催化劑結(jié)構(gòu)與光催化還原性能的影響。研究了光催化還原CO2的幾項反應(yīng)條件,并初步探討了CoFe2O4的A、B位取代對其光催化性能的影響。
　　 表征結(jié)果表明,合成

2、的光催化劑均含有尖晶石微晶結(jié)構(gòu)成分,結(jié)晶度較好,屬立方晶系,Fd-3m(227)空間群,粉體的平均晶粒尺寸主要分布在2～15 nm。由于磁性納米粒子之間的范德華力和磁偶極子之間的相互作用,使得粒子具有較高的電子親和勢與表面張力,從而使光催化劑普遍呈團聚狀態(tài)。所制備催化劑的吸收帶大多都在紫外和可見光區(qū)均有分布,吸收極限波長一直延伸至800 nm以外,禁帶寬度小于1.55 eV。
　　 催化性能研究結(jié)果表明,催化劑合成條件為:焙燒溫

3、度為600℃,焙燒時間為3 h；光催化還原的最佳反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度為55℃,CoFe2O4用量為0.4 g/L,NaHCO3濃度為0.45 mol/L,NaHSO3濃度為0.12 mol/L,實際光照時間應(yīng)在7 h以上,方能達到理想效果。但隨著光照時間的延續(xù),反應(yīng)相中的NaHSO3不斷被消耗,使不能被及時捕獲的光生空穴越來越多,直接影響CoFe2O4的光量子效率,同時也加快了有機物產(chǎn)物的氧化分解,即反應(yīng)體系中的甲酸濃度有一個上限值,故