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半导体光催化材料的制备及其光催化性能研究

作　者: 楚慧慧
导　师: 牛新书
学　校: 河南师范大学
专　业: 无机化学
关键词: 半导体 光催化 氧化锌 钙钛矿型复合氧化物 尖晶石型复合氧化物
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


半导体光催化降解有机的和无机的有毒物已经被证明是一种可行的治污技术,半导体光催化剂通过光照在较短的时间内可以使污染物完全矿化,因此这项技术引起了广泛的关注,已经出现了大量的文献报道,是当前世界范围内的研究热点。当前工业中所采用的催化剂大多数为混合的金属氧化物,其中钙钛矿型复合氧化物和尖晶石型复合氧化物,因具有特殊的光、电、磁等性能而广泛应用于各个领域,且这些化合物具有优秀的光催化活性。本文主要研究氧化锌、钙钛矿型复合氧化物和尖晶石型复合氧化物的制备、表征和光催化性能。主要内容如下:1.对半导体光催化的机理、特点、影响因素、应用、存在问题、发展方向做了综述,简单介绍了钙钛矿型复合氧化物和尖晶石型复合氧化物的特点。2.采用草酸做沉淀剂的沉淀法和柠檬酸做络合剂的溶胶-凝胶法制备了纳米级的ZnO,并对制备样品的结构、形貌、尺寸等,通过XRD、TEM、SEM进行了表征,以甲基橙为降解标准,研究了制备样品的光催化活性,比较了两种制备方法对结构形貌及光催化性能的影响。结果表明沉淀法制备的样品为空心柱状体,有较好的光催化活性。3.采用柠檬酸络合法制备了LaFeO3和LaMnO3。对LaFeO3进行了A位掺杂Zn2+,制备了系列催化剂La1-xZnxFeO3,对其进行了XRD、TEM等的测试,以分析其物相和形貌;制备了不同温度条件下的LaMnO3以及A位掺杂Pb2+离子的LaMnO3,并对其进行了表征。以活性艳红X-3B为降解底物,研究了它们的光催化活性。结果表明:制备的催化剂均为钙钛矿型,A位掺杂离子可以提高其光催化活性。4.采用柠檬酸络合法制备了尖晶石型复合氧化物MAl2O4（M=Mg、Ni、Zn）和锌类尖晶石氧化物ZnM2O4（M=Cr、Fe、Co）,并用TG-DTA、XRD、TEM等进行了表征,分析了温度对MAl2O4（M=Mg、Ni、Zn）形成的影响;以罗丹明B为降解模板,研究了它们的光催化降解性能。结果表明所制备的样品均为尖晶石型化合物,且对罗丹明B染料溶液有很好的光催化活性。

全文目录


摘要  4-5ABSTRACT  5-7目录  7-10第一章 绪论  10-28  1.1 半导体光催化的机理、特点及影响因素  11-14    1.1.1 半导体光催化的机理  11-12    1.1.2 半导体光催化的特点  12-13    1.1.3 半导体光催化的影响因素  13-14  1.2 半导体催化剂的制备方法及光催化技术的应用  14-18    1.2.1 半导体催化剂的制备方法  14-15    1.2.2 光催化技术的应用  15-18  1.3 半导体光催化存在的问题、改进途径及发展方向  18-22    1.3.1 半导体光催化存在的问题及改进途径  18-21    1.3.2 半导体光催化的发展方向  21-22  1.4 钙钛矿型复合氧化物的特点  22-24    1.4.1 钙钛矿型复合氧化物的结构特征  23    1.4.2 钙钛矿型复合氧化物的能带结构  23-24  1.5 尖晶石型复合氧化物的特点  24-25    1.5.1 尖晶石型复合氧化物的结构特征  24-25    1.5.2 尖晶石型复合氧化物的应用  25  1.6 本论文的研究目的和主要创新点  25-28    1.6.1 研究目的  25-26    1.6.2 主要创新点  26-28第二章 实验部分  28-32  2.1 仪器与试剂  28-29    2.1.1 仪器  28-29    2.1.2 试剂  29  2.2 表征方法  29-30  2.3 性能测试方法  30-32第三章 ZnO 纳米材料的制备及其光催化性能研究  32-40  3.1 引言  32  3.2 实验  32-33    3.2.1 ZnO 纳米材料的制备  32-33    3.2.2 ZnO 的表征  33    3.2.3 ZnO 试样催化性能的测定  33  3.3 结果与讨论  33-37    3.3.1 ZnO 试样的物相与形貌分析  33-35    3.3.2 ZnO 试样的光催化性能分析  35-36    3.3.3 紫外-可见吸收光谱测试  36-37  3.4 ZnO 的光催化机理分析  37  3.5 小结  37-40第四章 钙钛矿型氧化物La_(1-x)Zn_xFe0_3和LaMn0_3的制备及其光催化性能研究  40-50  4.1 引言  40  4.2 柠檬酸络合法制备La_(1-x)Zn_xFe0_3 及其光催化性能  40-45    4.2.1 实验  40-41    4.2.2 结果与讨论  41-45  4.3 柠檬酸络合法制备LaMn0_3 及其光催化性能  45-49    4.3.1 实验  45    4.3.2 结果与讨论  45-49  4.4 小结  49-50第五章 MA1_20_4(M=Mg,Ni,Zn)和ZnM_20_4(M=Cr,Fe,Co) 尖晶石型氧化物的制备及光催化性能研究  50-60  5.1 引言  50  5.2 MA1_20_4(M=Mg,Ni,Zn)的制备及其光催化性能  50-56    5.2.1 实验  50-51    5.2.2 结果与讨论  51-56  5.3 ZnM_2O_4(M=Cr,Fe,Co)的制备及其光催化性能  56-59    5.3.1 实验  56-57    5.3.2 结果与讨论  57-59  5.4 小结  59-60参考文献  60-70致谢  70-71攻读学位期间发表的学术论文  71-72

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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