Fe2O3有机物光催化降解有机染料的研究进展
α-Fe2O3光电催化分解水制备氢气研究进展
2017年第36卷第2期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·397·化工进展α-Fe2O3光电催化分解水制备氢气研究进展王开放,刘光,高旭升,贺冬莹,李晋平(太原理工大学精细化工研究所,山西太原 030024)摘要:光电化学池可以将太阳能以氢气的形式储存起来,其中稳定、廉价的催化剂是关键。
α-Fe2O3具有合适的禁带宽度,较高的理论光-电转化效率,光稳定性好,在地壳中的储量丰富,被认为是最具有发展前景的光电催化材料之一;但是它的导电性差、光生电荷寿命短、氧化反应过电位高,严重阻碍了其发展。
本文首先介绍了光电催化理论,然后重点综述了近些年α-Fe2O3纳米结构的制备技术,以及针对其不足所采用的改性方法,包括通过元素掺杂来增强α-Fe2O3的导电性,表面处理来降低氧化反应过电势或陷阱浓度,与其他材料复合来增加光生电压或催化剂表面积,最后对α-Fe2O3作为光阳极催化剂分解水制氢未来的发展前景作出展望,指出多种手段的有效结合是提高其光电流密度的重要途径。
关键词:赤铁矿;太阳能;光电催化;水解;氢气中图分类号:O614.81;O644.16;TQ116.2 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2017)02–0397–13 DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2017.02.001Hematite photoanodes for solar water splittingWANG Kaifang,LIU Guang,GAO Xusheng,HE dongying,LI Jinping (Research Institute of Fine Chemicals,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,Shanxi,China)Abstract:Photoelectrochemical cell is able to turn sunlight into stored energy conveniently in the form of hydrogen,and the stable and low-cost photoanode catalyst is crucial in this device. Hematite is considered as one of the most promising photoanode catalysts due to its suitable band gap,high theoretical solar to hydrogen efficiency,chemical stability under illumination and rich storage in earth.However,the poor conductivity,short photo-generated charge carrier lifetime and high turn-on voltage have limited the performance improvement of hematite severely. This review introduces the basic mechanism of photoelectrocatalysis and energy band excitation,then it summarizes the synthesis of nanostructure α-Fe2O3 and the improvements on the photoelectrocatalysis property of hematite in recent years,including conductivity enhancement by element doping,oxygen evolution overpotential or trap concentration reduction by surface treatment,and photo-induced voltage or specific area increase by coupling with other materials. The future developing perspectives of hematite are also presented,and multi-modified technologies are considered as important ways to improve the photocurrent density.Key words:hematite;solar energy;photoelectrocatalysis;hydrolysis;hydrogen随着全球经济的不断发展,人类对能源的需求量持续扩大,全球能源的消耗仍然是以化石能源为主,但是化石燃料储量有限、生成周期长,难以满足持续大量的需求,而且常规能源的广泛应用所引起的环境问题日益凸显。
光催化降解有机染料的研究
光催化降解有机染料的研究在现代社会中,人们逐渐意识到环境问题所带来的困扰。
其中,水污染问题是一个比较突出的问题。
水体中的有机染料污染问题越来越严重,对于水体生态环境的破坏也越来越明显。
因此,对于有机染料的污染和处理,降解有机染料的技术已经成为了越来越重要的研究课题。
而光催化降解有机染料技术正逐渐发展并应用于实际环境中,成为一种重要的水处理技术。
1. 光催化降解有机染料的原理光催化降解有机染料技术是通过利用光催化剂的光敏发性产生电子和空穴,进而促进光催化剂和水中氧的反应,从而将有机染料降解为无害的化合物。
其主要原理是当光催化剂受到紫外光照射时,光催化剂表面会产生电子和空穴对。
电子和空穴对的产生可以帮助氧化反应进行,从而将污染物分解为低分子化合物。
这个技术是一种清洁高效的处理方法,可以在不加化学品剂的情况下消除污染物。
2. 光催化降解有机染料的适用范围光催化降解有机染料的技术适用于降解各类水体中的有机染料,包括废水、海水、河水等。
它也被用来降解其他有机污染物,例如农药和医药废物等。
因此,光催化技术广泛应用于水处理、环保污染控制和水环境监测等领域。
3. 光催化降解有机染料的优点光催化降解有机染料技术具有很多优点,其中一些优点如下:(1) 清洁高效光催化降解有机染料是一种绿色环保的技术。
在使用过程中,只需要紫外光和光催化剂,不会产生二次污染。
同时,由于该技术对多种有机染料都有效,因此可以处理多种污染水,使得该技术变得十分受欢迎。
(2) 低成本光催化降解有机染料的技术相对于其他相似的技术来说,具有成本低、效率高等优点。
在水处理工程中,使用光催化降解有机染料的技术可以有效地降低成本,增强水质净化的效果。
(3) 易操作光催化降解有机染料的技术操作简单,只需要将光催化剂放置于水中,再用紫外光照射即可。
与传统的化学方法相比,它不需要进行耗时费力的处理步骤,使得操作变得更加简单。
4. 光催化剂的类型光催化剂是光催化技术中的核心。
金属氧化物的光催化性能
金属氧化物的光催化性能引言光催化是一种利用光能将光子转化为化学反应能的技术。
金属氧化物是一类重要的光催化材料,具有良好的光吸收性能和光生电荷分离能力,被广泛应用于环境净化、水处理和能源转化等领域。
本文将探讨金属氧化物的光催化性能及其应用前景。
一、金属氧化物的光吸收性能金属氧化物具有较低的能带间隙,能够吸收可见光和紫外光。
其中,钛酸钡(BaTiO3)是一种常见的光吸收材料,其能带间隙约为3.2电子伏特,能够吸收波长小于390纳米的紫外光。
锌氧(ZnO)是另一个常用的光催化材料,其能带间隙约为3.37电子伏特,能吸收波长小于370纳米的紫外光。
金属氧化物的光吸收性能直接影响着其光催化性能。
二、金属氧化物的光生电荷分离能力金属氧化物的光吸收后,电子会从价带跃升到导带,并与空穴分离形成电荷对。
金属氧化物的光生电荷分离能力取决于其能带结构和晶体结构等因素。
例如,铁酸钛(Fe2O3)的能带结构有助于电荷分离,因此具有较好的光催化性能。
三、金属氧化物的光催化机理金属氧化物的光催化机理可大致分为两种类型:直接光解和间接光解。
直接光解是指光能直接激发金属氧化物中的电子和空穴形成活性物种,例如氧气和水分子,从而产生氧化还原反应。
间接光解是通过金属氧化物的携带者,例如氧化镁(MgO)等中间体催化光反应。
金属氧化物的光催化机理复杂多样,研究其机理有助于优化光催化性能。
四、金属氧化物的光催化应用4.1 环境净化金属氧化物具有良好的光催化降解有机污染物的能力。
例如,二氧化钛(TiO2)在光照下可以将有机污染物降解为二氧化碳和水。
此外,锌氧和钛酸锶(SrTiO3)等金属氧化物也被广泛应用于大气中有害气体(如NOx和SOx)的降解。
4.2 水处理金属氧化物的光催化性能可以用于水处理和净化。
例如,氧化铁(Fe2O3)和铁酸钛被用于污水中有机物的降解和重金属的去除。
此外,锌氧和氧化钒(V2O5)等材料也能够有效分解水中的有机污染物和重金属。
纳米α-Fe2O3粉体的制备及在光催化法降解苯胺中的研究
摘
要:以 自制纳米 O F2 , t e0 粉体 为光催化剂 , — 对苯胺 的光催化降解进行 了实验研究 。讨论 了光催 化氧化法的反应
机理及光催化剂 的投入量 、 废水 p H值 、 苯胺初始浓度 、 反应时 间等 因素对苯胺去除率的影响。研究 表明 :-  ̄ , a F O 投 加量为 00 / 溶液 的 p . gL, 5 H值为 8 苯胺 的初始浓度为 3 g L时 , , 5m / 光照 4h 苯胺 去除率可达 9 %左右。 后 2
能 的作用 下 , 电子 和空 穴迁移 至催 化 剂粒 子 的表 面 与 HO及 废 水 中溶解 的 O 、 生反应 , 成 了具有 高 HO 发 生 度 活性 的羟 基 自基 (O , ・ H) 由于 ・H 具 有很 强 的氧化 性 , 对反应 物 几 乎没 有选 择 性 , O 且 能够 把 苯胺 最终 氧 化 成 C HO和 N , 而达 到 降低废 水 中苯 胺 的 目的【 O、 从 8 l 。因此 , 米 — eO 对 污染 物质 的分 解可 以理解 为 : 纳 F , 空
1 基 本 原 理
半导体的能带结构 , 包含有一个积满电子的低能价带和一个空的高能导带 。价带和导带之间的区பைடு நூலகம்称
禁带 , 当使用 能 量大 于 或等 于禁 带 宽度 的光 照射半 导 体 时 , 于价 带 上 的 电子(- 激 发跃 迁 到 导带上 并 在 处 e) 被
电场作用 下迁 移到 粒子 表面 , 是在 价带 上会 产生 空穴( )从 而产 生 了具有 高度活 性 的空 穴/ 于 H+ , 电子对 。在 光
1 . t / L苯 胺 的标 准溶 液 ( 时 现配 ) 00 r m g 用 。
Fe2O3
第22 卷第 3 期2023 年9 月宁夏工程技术Vol.22 No.3Ningxia Engineering Technology Sep. 2023 Fe2O3/PFD纳米复合材料的制备及光催化性能研究赵丽1,2,3,苏碧桃1(1.西北师范大学化学化工学院,甘肃兰州 730070; 2.甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室,甘肃酒泉 735000; 3.酒泉职业技术学院化工学院甘肃酒泉 735000)摘要:以糠醛(FD)和Fe(NO3)3·9H2O为主要原料,采用聚合-热转化两步法探究了Fe2O3/PFD纳米复合材料的制备过程。
通过TEM,XRD等技术对Fe2O3/PFD的尺寸、结构等进行了表征;通过室温、自然光环境下亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解实验给出了该材料的光催化特性。
结果表明,Fe2O3/PFD在25 min内可使MB溶液完全脱色并降解。
关键词:α-Fe2O3;PFD;纳米复合材料;光催化中图分类号:O633.5 文献标志码:A随着全球经济和工业技术的迅猛发展,人们对能源的需求量逐渐增加。
然而,有限的地球储量无法支撑人类社会的长期高速发展,并且化石能源在一定程度上会导致环境污染问题的产生。
基于此,太阳能这种具有可再生能力的清洁能源为人们提供了新的研究方向,对其进行深入挖掘和利用成为改善能源结构及全球生态环境的有效策略。
光催化研究源于十九世纪初,该技术可以在温和的条件下实现化学物质的多种转化,并且在转化过程中不会涉及大量的能源消耗。
光催化技术不但具有清洁无污染的特点,而且在有机物分解应用中也有着巨大的发展潜力[1-2]。
目前,半导体催化是一种较为常见的光催化方式,可以实现对太阳能的高效转化与存储。
同时,各类半导体材料价格低廉,转化成本较低,具有极强的可控性和广泛的适用范围,并且其可以在紫外线和可见光范围内对光作出响应,因此该材料逐渐成为光催化领域的主流。
然而,半导体催化普遍存在一些问题,如宽而固定的带隙、光生电子和空穴易复合、催化剂与底物之间会产生相互作用及活性位点少等。
光催化降解有机污染物技术研究
光催化降解有机污染物技术研究一、引言随着全球工业化和城市化的不断发展,人类生活和生产过程中产生的有机污染物日益增多,给环境和健康带来了巨大威胁。
为了解决这个问题,科学家们不断研究新技术,其中光催化降解有机污染物技术备受关注。
本文将从理论基础、关键技术和应用研究三个方面对光催化降解有机污染物技术进行综述。
二、理论基础1. 光催化原理光催化降解有机污染物技术是利用光催化剂吸收光能产生电子-空穴对,进而参与氧化还原反应来降解有机污染物。
光催化剂一般采用纳米材料,如二氧化钛(TiO2)。
光照下,光催化剂表面上产生的电子与空穴可以参与氧化和还原反应,形成具有催化活性的自由基,进而降解有机污染物。
2. 反应机理光催化降解反应主要包括降解有机污染物、还原氧化剂(如O2、H2O2)和水解产生的活性羟基(●OH)等几个步骤。
其中,活性羟基是最强的氧化剂,具有很高的氧化能力,可以快速降解大多数有机污染物。
此外,光催化过程中,光照条件、催化剂负载方式以及固体/液体界面等因素也会影响反应效率。
三、关键技术1. 光催化剂的选择光催化剂是光催化降解有机污染物技术的核心。
目前,常用的光催化剂主要有TiO2、ZnO、Fe2O3等。
其中,TiO2是最常用的光催化剂,具有良好的稳定性、光活性和低成本等优点。
此外,合理调控光催化剂的晶型和结构也能提高其光催化活性。
2. 光源设计与优化光源是光催化降解有机污染物技术的能量供应来源。
光源的选择和设计对光催化反应速率和效果有重要影响。
紫外光和可见光是常用的光源类型,其选择取决于光催化剂的光谱响应。
此外,光源的光强和光周期也会影响反应效果,需要根据具体应用调整。
3. 反应器设计与优化反应器的设计与优化对光催化降解有机污染物技术的效率有重要影响。
反应器的主要设计参数包括反应器形状、反应器尺寸、光催化剂负载方式、搅拌速度等。
合理的反应器设计能够提高光催化反应的效率,同时降低反应过程中的质量传递和质量传递的影响。
Fe2O3光催化材料研究进展
Fe2O3光催化材料研究进展作者:江佳王齐耀来源:《东方教育》2017年第10期摘要:纳米Fe2O3是一种理想的功能材料,具有比较独特的物理和化学性能。
当氧化铁颗粒尺寸小到纳米级时,其表面原子数、比表面积和表面能等均随粒径的减小而急剧增加,从而表现出小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特点,具有良好的光学性质、磁性、催化特性等,在颜料、催化、磁性、传感器、场发射、电池等领域得到很广泛的应用。
关键词:Fe2O3光电化学性能1.Fe2O3的基本性能和应用领域1.1Fe2O3的基本性能Fe2O3按其结构和晶型可分Fe2O3 (αβγ及δ型)几类[1]。
在自然界中,最为常见的为α- Fe2O3和γ- Fe2O3,其他类型的氧化铁主要通过人工合成得。
在所有类型的氧化铁中,α-Fe2O3的热稳定性最高,是所有含铁化合物热力学转变的最终产物。
α- Fe2O3具有优良的物理性质和化学性能。
它的相对分子质量为 159.67,形状一般为红棕色粉末。
密度 5.26g/cm3,熔点较高为 1565℃,即在 1565℃时才能分解;氧化铁一般是以矿物质的形式存在比如赤铁矿、赭石。
1.2Fe2O3的应用领域Fe2O3具有优良的光学、电学、磁学和力学等性质,在颜料、涂料、化工、电子及现代科技等领域具有广泛的用途。
同时,纳米科技与技术的急速发展使Fe2O3进入了一个崭新的发展领域。
由于纳米氧化铁粉体的纳米效应,使其在光学、磁学、电学、模量等方面的性能发生了很大的优化。
相比于非纳米氧化铁的粉体相比,纳米氧化铁具有更加良好的耐候性、耐光性、磁性和对紫外线具有良好的吸收功能。
2.纳米Fe2O3制备方法2.1溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合,形成三维网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。
光催化降解罗丹明b的研究方法
光催化降解罗丹明b的研究方法光催化降解是一种基于光化学反应、光电化学反应以及光物理化学反应的技术,可以有效降解有机物和无机物来净化水体和减轻环境污染。
其中光催化降解罗丹明B是一种常见的应用,本文将介绍光催化降解罗丹明B的研究方法。
1. 实验材料(1)催化剂:如TiO2、ZnO、Fe2O3等纳米氧化物,有机催化剂等。
(2)光源:如紫外灯、荧光灯、光纤光源等。
(3)样品:罗丹明B或其水溶液。
(4)仪器设备:光催化反应器、紫外-可见吸收光谱仪、高效液相色谱仪等。
2. 实验步骤(1)样品制备:将罗丹明B溶解在去离子水中制成一定浓度的水溶液。
(2)催化剂处理:将催化剂粉末分散在水中,磁力搅拌后将悬浊液超声分散10分钟,制备出均匀悬浮液。
(3)光催化:将催化剂悬浮液和罗丹明B水溶液混合,并放置在光催化反应器中,通过光源进行光照以启动反应。
通常采用紫外灯或荧光灯作为光源,实验过程中需要控制光照时间、光强度、催化剂浓度、反应溶液pH、溶液温度等因素。
(4)样品测试:在光反应结束后,用吸附剂吸取反应液中的残余催化剂和有机物,通过紫外-可见吸收光谱仪和高效液相色谱仪等仪器对反应前后样品进行分析测试,得出反应效果。
3. 结论分析利用上述实验方法可以得到催化处理前后罗丹明B水溶液的比较,通过记录溶液吸光度、峰值变化、色谱图等数据并进行分析,可以得到以下结论:(1)催化剂种类及浓度的不同会影响催化效果,需要在实验中进行调整;(2)光照时间的增加会增强催化反应的效果;(3)反应溶液pH值的变化也会对光催化反应产生一定的影响,需要进行优化;(4)催化剂的再生性能对于其实际应用效果至关重要。
综上,光催化降解罗丹明B是一种有效的污染治理技术,其实验方法应该根据实际应用情况进行调整和优化,我们需要不断地进行科学研究来探索其在环境污染治理方面的更多应用。
Fe2O3/TiO2纳米管复合材料光催化降解亚甲基蓝染料废水的研究
o b t a i n e d. Th e Fe 2 O3 / Ti O2 c o mp o s i t e s h a d g o o d p h o t o c a t a l y t i c a b i l i t y f o r t h e me t h l e n e b l ue d y e wa s t e wa t e r . Ke y wo r d s:Ti O2 n a no t u b e;do p i n g; F e 2 O3 ;p h o t o c a t a l y s i s ;d y e wa s t e wa t e r
降解染料废水 活性 。结果表明 ,F e “掺杂能有效提高 T i O : 纳米管光催化 降解染料 废水效果 ,其 中 F e 0 掺 杂量为 4 %( ∞) 时 ,其
光催化性 能最好 ,最高降解率可达 9 9 % ,且具有较好的稳定性。研究证实 ,F e : O , / T i O : 复合材料具 有 良好的光催化 降解亚 甲基蓝 染 料 废水 性 能 。
光催化染料降解
光催化染料降解过程
---------------------------------------------------------------------- 光催化染料降解是一种利用光催化剂在光照条件下分解和氧化有机染料的过程,它主要通过催化剂吸收光能,产生活性氧化物(如羟基自由基和超氧阴离子等)来实现。
以下是光催化染料降解的基本过程:
1、光吸收:光催化剂吸收可见光或紫外光的能量,并将其转化为电子激发态。
常用的光催化剂包括二氧化钛(TiO2)、铁酸盐、氧化锌(ZnO)等。
2、电子转移:被激发的电子从光催化剂的传导带转移到价带,形成电子-空穴对。
这些电子和空穴具有高度的还原和氧化能力。
3、活性氧化物生成:电子和空穴继续进行反应,产生活性氧化物,如羟基自由基(·OH)和超氧阴离子(O2^·-)。
这些活性氧化物具有强氧化性,可以与有机染料分子发生反应。
4、染料降解:活性氧化物与有机染料分子接触后,发生氧化反应,
使染料分子断裂、脱色或转化为无害的物质。
这些反应可以通过直接接触或间接溶液相反应来进行。
5、反应产物:染料降解过程产生的反应产物通常是较小分子量的有机酸、二氧化碳、水和无毒化合物等。
这些产物可以被进一步分解或排除,从而实现有机染料的完全降解和去除。
光催化染料降解是一种环境友好且有效的方法,具有广泛的应用前景,如废水处理、空气净化等领域。
然而,光催化染料降解过程受到多种因素的影响,包括催化剂的种类和性质、光照条件、溶液pH值等。
因此,在实际应用中需要进行针对性的优化和调控。
光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究
光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究近年来, 环境问题愈演愈烈,其中有机污染物的问题尤为严重。
而光催化降解有机污染物作为一种新型的环保技术,正逐渐成为研究的热点。
本文介绍了光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究的最新进展。
一、光化学反应机理光催化降解有机污染物是靠催化剂、光源和有机污染物之间的复杂反应来实现的。
通常,催化剂是指氧化性或还原性强的复合氧化物,例如TiO2、ZnO和Fe2O3等。
在催化物的表面,光催化反应被分为两个阶段,第一步是光激发,即光子被催化物中的电子吸收,使电子升级,催化剂的价带被填满,同时导带获得一个空穴。
在第二步中,空穴和电子被分离并移动至催化剂的表面。
该过程产生了一系列化学反应,包括氧化还原等。
最终生成水和CO2等无害物质。
二、反应动力学在进行光催化降解有机污染物的实验时,研究人员经常关注的是反应编号、曲线和速率等反应动力学参数。
实验结果表明,反应物浓度、光照强度、温度和催化剂种类均对反应动力学参数有影响。
通常情况下,反应速率常数k为反应动力学参数的衡量标准。
由于复杂的反应机理和外部机制的干扰,使得反应动力学的研究难度增加。
研究人员通常采用数学模型,包括反应速率常数、反应动力学方程和批处理反应等方法,来研究反应动力学。
最近几年,研究人员已经开发了新的研究技术,包括计算流体力学模拟、小角度散射、拉曼光谱、X射线光电子能谱等。
这些新的技术不仅使得反应动力学的研究更加精确,同时也能够提高反应的效率和稳定性。
三、研究进展随着科技的不断进步,光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究也取得了巨大的进展。
在反应机理的研究方面,未来的发展重点是寻找新型的催化剂,并探索新的反应机理;在反应动力学方面,将进一步探究反应条件和反应剂类型对反应速率的影响,并进一步提高光催化反应的效率和稳定性。
总之,在光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究方面,我们正处于不断发展的阶段。
未来的研究,将进一步深入挖掘光催化降解技术的内在机理和性质,以期实现更高效、更环保的光催化降解过程。
《双Z型CuO-CuFe2O4-Fe2O3复合光催化剂的制备及光催化性能研究》
《双Z型CuO-CuFe2O4-Fe2O3复合光催化剂的制备及光催化性能研究》双Z型CuO-CuFe2O4-Fe2O3复合光催化剂的制备及光催化性能研究一、引言随着环境污染与能源危机的日益加剧,光催化技术已成为当前科学研究的重要领域。
其中,双Z型复合光催化剂以其优异的可见光响应能力和高效的电子-空穴分离效率,在光催化领域展现出巨大的应用潜力。
本文以双Z型CuO/CuFe2O4/Fe2O3复合光催化剂为研究对象,详细介绍其制备过程及光催化性能的研究。
二、材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括:氧化铜(CuO)、铜铁氧体(CuFe2O4)和氧化铁(Fe2O3)等。
所有材料均需为分析纯,并经过预处理以去除杂质。
2. 制备方法(1)采用溶胶-凝胶法分别制备CuO、CuFe2O4和Fe2O3纳米粒子。
(2)将制备好的纳米粒子按照一定比例混合,在高温下进行热处理,得到双Z型CuO/CuFe2O4/Fe2O3复合光催化剂。
3. 实验方法(1)利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的复合光催化剂进行表征。
(2)通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析其光学性质。
(3)以某有机污染物为模型反应,在可见光照射下评价其光催化性能。
三、结果与讨论1. 制备结果通过溶胶-凝胶法和高温热处理,成功制备出双Z型CuO/CuFe2O4/Fe2O3复合光催化剂。
通过XRD和SEM表征,发现复合光催化剂具有较高的结晶度和良好的形貌。
2. 光学性质分析紫外-可见漫反射光谱表明,双Z型CuO/CuFe2O4/Fe2O3复合光催化剂具有优异的可见光响应能力,能够充分利用太阳光中的可见光部分。
3. 光催化性能研究以某有机污染物为模型反应,在可见光照射下,双Z型CuO/CuFe2O4/Fe2O3复合光催化剂表现出优异的光催化性能。
其降解效率明显高于单一组分的光催化剂,且具有较高的稳定性和可重复使用性。
这主要归因于双Z型结构的构建使得电子-空穴对得到有效分离,提高了光能利用率。
四氧化三铁 三氧化二铁
四氧化三铁三氧化二铁四氧化三铁(Fe3O4)和三氧化二铁(Fe2O3)是两种重要的铁氧化物化合物。
它们在许多领域都有广泛的应用,包括材料科学、电子学、催化剂和医学等。
本文将深入探讨这两种铁氧化物化合物的结构、性质和应用。
一、结构四氧化三铁和三氧化二铁具有不同的晶体结构。
四氧化三铁是一种典型的自旋可反转的铁磁性材料,呈现出斜方晶系配位构型。
它由六方密堆积的Fe2+和Fe3+离子交替排列而成,形成一种旋磁结构。
这种结构使得四氧化三铁具有良好的铁磁性能和特殊的磁学行为。
三氧化二铁具有纤锦状结构,其中Fe3+离子和氧化物离子按照顺序交替排列。
它的晶格结构十分复杂,具有高度非均匀性。
这种结构使得三氧化二铁具有一些特殊的性质,如高比表面积和优越的催化性能。
二、性质1. 磁性四氧化三铁是一种典型的铁磁性材料,具有高磁导率和饱和磁化强度。
它的磁性能决定了其在数据存储、磁性材料和电磁波吸收等领域的广泛应用。
而三氧化二铁由于其结构的特殊性并不表现出铁磁性,但它仍然具有一些特殊的磁性行为,如顺磁性和反铁磁性。
2. 光学性质四氧化三铁和三氧化二铁在可见光和红外光谱范围内具有良好的吸收和传导性质。
这使得它们在光学材料中有着广泛的应用,如光传感器和太阳能电池。
3. 催化性能三氧化二铁具有优越的催化性能,尤其在环境保护领域表现出良好的应用潜力。
它可以被用作光催化剂来降解有机污染物,并且在CO氧化、催化剂和燃料电池领域也有着广泛的应用。
4. 生物医学应用四氧化三铁和三氧化二铁在生物医学领域也有着重要的应用价值。
它们可以通过调节表面修饰和载药等手段来用于肿瘤治疗、磁共振成像(MRI)和药物传递等。
此外,这些铁氧化物化合物还具有良好的生物相容性和生物安全性。
三、应用1. 磁性材料由于四氧化三铁具有优秀的磁性能,它常被用于制作磁性材料、磁存储介质和传感器等。
2. 催化剂三氧化二铁作为一种优良的催化剂,可用于催化剂、催化反应和尾气处理等领域。
二氧化钛与氧化铁混合物 -回复
二氧化钛与氧化铁混合物-回复[二氧化钛与氧化铁混合物] 的性质和应用。
引言:二氧化钛(TiO2)和氧化铁(Fe2O3)是常见的无机化合物,它们在纳米领域中的混合物被广泛研究并应用于多个领域。
本文将详细介绍二氧化钛与氧化铁混合物的性质以及其在环境科学、催化剂和能源存储等方面的应用。
一、二氧化钛与氧化铁混合物的制备方法二氧化钛与氧化铁混合物可通过多种方法制备,包括共沉淀法、溶胶-凝胶法、热分解法和水热合成法等。
其中,共沉淀法是最常用的方法之一。
一般来说,可以将钛酸四丁酯和氯化铁溶液混合,并在一定温度和pH值下搅拌反应。
通过热处理和洗涤等步骤后,得到二氧化钛与氧化铁混合物。
二、二氧化钛与氧化铁混合物的性质1. 结构性质:二氧化钛与氧化铁混合物具有复杂的结构性质。
在纳米尺度下,二氧化钛与氧化铁混合物往往呈现出介于两种单一材料之间的结构特征,例如将二氧化钛和氧化铁纳米粒子混合,可以形成核壳结构。
2. 光电性能:由于二氧化钛和氧化铁在光电转换方面的良好性能,二氧化钛与氧化铁混合物在光催化、光电池等领域具有广泛的应用前景。
二氧化钛具有良好的光吸收和光敏特性,而氧化铁则具有优异的光电转换效率。
因此,二氧化钛与氧化铁混合物能够充分发挥两者的优点,在光电转换器件中具有潜在的应用。
3. 磁性:氧化铁是一种典型的铁磁性材料,而二氧化钛则是非磁性材料。
二氧化钛与氧化铁混合物具有优异的磁性性能,在磁性材料和磁存储器件等方面有着广泛的应用。
通过调控二氧化钛与氧化铁的比例和结构,可以获得不同的磁性性能。
三、二氧化钛与氧化铁混合物的应用1. 环境科学:由于二氧化钛和氧化铁的良好光催化性能,二氧化钛与氧化铁混合物广泛应用于水和空气净化。
混合物中的二氧化钛能够吸收可见光和紫外光,产生高活性的氧化物自由基,从而降解有机污染物和杀灭细菌等。
此外,氧化铁的磁性性能使其能够作为吸附剂用于水中有害金属离子的去除。
2. 催化剂:二氧化钛与氧化铁混合物在催化剂领域也具有广泛的应用。
Fe2O3有机物光催化降解有机染料的研究进展
Fe2O3有机物光催化降解有机染料的研究进展薛跃华【摘要】This paper discussed the research progress of Fe2O3/H2O2 system degradation of organic fuel under visible light,used Fe2O3/H2O2 system,made light oxidative degradation experiment to 4BS,methyl orange and other fuels,obtained light degradation efficiency of Fe2O3/HO/solar light system and FeO/HO/UV system under different pH conditions.%探讨了Fe2O3/H2O2体系在可见光下降解有机染料的研究进展,采用Fe2O3/H2O2体系,对大红4BS、甲基橙等染料进行了光氧化降解实验,得出Fe2O3/H2O2/太阳光体系和Fe2O3/H2O2/UV体系在不同pH值条件下的光降解效率。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)029【总页数】2页(P170-170,222)【关键词】Fe2O3/H2O2体系;光化学反应;染料;降解【作者】薛跃华【作者单位】山西省建筑设计研究院,山西太原030001【正文语种】中文【中图分类】X7030 引言水污染正在日益变成一个全球性的问题。
自然界中存在的大量有毒污染物很难通过自然方法降解掉,另外,通常环境中的主要污染物,如各种有机污染物,如氮、磷及重金属,大部分以水溶液的形式存在。
本实验是在污水治理的前提下,研究了Fe2O3/H2O2体系在可见光下降解染料,是对半导体光催化技术和光-Fenton方法的结合和推广。
利用太阳光/紫外光作光源,采用Fe2O3/H2O2体系,对大红4BS、甲基橙等染料进行了光氧化降解实验,结果表明,在Fe2O3/H2O2/太阳光体系中,太阳光能以较高的效率进行,染料光解比较快。
光催化降解有机污染物进展
纳米T iO2 光催化剂应用 ①水环境有机污染物的去除 • 水环境有机污染物种类繁多, 以酚类、卤代 烃、芳烃及其衍生物、杂环化合物的毒性 为最, 几乎遍布于所有废水中, 其中又以化 工废水、印染废水、造纸废水、制药废水 含量最多、成份最复杂、毒性最大。纳米 TiO2 [8]可以有效地降解多种有机污染物并将 多种有机物全部或部分矿化为CO2、H 2O 或毒性较小的有机物
②小空间空气净化 利用TiO2 可以降解大部分气相有机污染物。 如甲苯蒸汽可使人头痛、恶心 , 对中枢神 经系统有麻醉作用 , 。田地 [9] 等利用碳黑改 性铝材负载TiO2 降解甲苯蒸汽, 降解率达 85.15%, 催化活性可保持20 h 基本不变。 段晓东等利用掺铁改性纳米 TiO 2 降解汽油 蒸汽, 蒸汽中的7 种有机物降解率均在98% 以上。
㈤结论
• 光催化反应可对污水中的农药、染料等污 染物进行降解,还能够处理多种有害气体 如甲醛等。光催化反应在化工、能源及环 境等领域都有广阔的应用前景。总之,光催 化降解技术作为一种极具前途的污染物处 理技术,在基础理论到实际应用方面还有待 于深入研究、探索并进一步完善。
参考文献
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光催化的基本类型
光催化的基本类型光催化是一种很有前途的技术,可以利用光照射下的催化剂来促进化学反应,尤其是环境污染问题的解决。
在实际应用中,光催化技术可分为多个基本类型。
本文将阐述这些基本类型并进行详细介绍。
第一种基本类型是有机物降解催化剂型光催化技术。
该技术利用可见光催化剂,如TiO2、Fe2O3等,来降解大量的抗生素、染料等有机物,从而达到环境污染治理的目的。
这种催化剂可吸收可见光,并通过光子上的激发来催化分解污染物,产生氧化物等。
第二种基本类型是光生电催化技术。
该方法使用光生电催化体系催化CO2还原,可以转化成以太、醇、酮等有机物。
该技术的催化剂包括TiO2纳米材料,硅调控TiO2、二氧化钛等,在这些催化剂的表面形成更多的活性位,从而更有效的催化化学反应,将环境中的二氧化碳还原成能源有用的有机物。
第三种基本类型是光解吸附型催化技术。
该技术使用的纳米催化剂,通过吸附和解吸附,将大量的污染物转化为可用的、可降解的有机物。
这种催化剂利用光子激发,在表面吸附有机物,在光照射下脱附,并将有机物释放出来,从而降解污染物。
第四种基本类型是燃料电池型光催化技术。
该技术利用太阳能的能量,使催化剂上的化学反应可以产生电流输出,并可将二氧化碳转化为硫酸等化学品。
该技术催化剂包括纳米材料、硅调控TiO2和二氧化钛等,可以高效地利用可见光和紫外线光的能量,将不同化学反应导向燃料电池的电动力输出。
综上所述,光催化技术由于其高效、环保、成本低廉等优点,在环境治理、能源利用等方面有广泛的应用前景。
各种基本类型的光催化技术都有其特定的应用范围,未来将会有更多的光催化技术涌现,推动科学技术的发展,进一步提升我们的生活质量。
氧化型光催化剂、还原型光催化剂
氧化型光催化剂、还原型光催化剂氧化型光催化剂和还原型光催化剂是当今研究领域中备受关注的两大类光催化材料。
它们在光催化反应中发挥着重要的作用,具有广泛的应用前景。
本文将分别从氧化型光催化剂和还原型光催化剂的定义、特点、应用以及未来发展方向等方面进行探讨。
氧化型光催化剂是指在光照条件下能够促进氧化反应进行的材料。
其特点包括具有良好的光吸收性能、高的光催化活性以及稳定性等。
常见的氧化型光催化剂包括二氧化钛(TiO2)、氧化铁(Fe2O3)等。
这些催化剂在水处理、空气净化、光合成等方面具有重要的应用,能够有效地降解有机污染物、杀灭细菌等。
而还原型光催化剂则是指在光照条件下能够促进还原反应进行的材料。
这类催化剂具有优异的光催化性能,能够有效地催化二氧化碳还原、水分解等反应。
常见的还原型光催化剂包括金纳米颗粒、银纳米颗粒等。
这些催化剂在人工光合作用、二氧化碳减排、能源转化等方面具有重要的应用潜力。
除了上述的定义和特点外,氧化型光催化剂和还原型光催化剂在应用领域上也有所不同。
氧化型光催化剂主要应用于有机废水处理、有机污染物降解等环境领域,而还原型光催化剂则主要应用于二氧化碳还原、水分解等能源领域。
这两类光催化剂在不同领域的应用为实现环境治理、能源转化等目标提供了重要的技术支持。
未来,氧化型光催化剂和还原型光催化剂的发展方向主要包括提高光催化活性、增强光吸收性能、提高稳定性等方面。
通过设计新型的催化剂结构、调控材料表面性质等手段,可以进一步提高光催化剂的性能,拓展其应用范围。
此外,还可探索多功能复合型光催化剂,实现多种催化反应的协同进行,提高催化效率。
氧化型光催化剂和还原型光催化剂作为当今研究领域中备受关注的两大类光催化材料,具有重要的应用潜力。
通过不断地优化材料结构、提高催化性能,这两类光催化剂将在环境治理、能源转化等领域发挥更加重要的作用,为实现可持续发展目标做出贡献。
希望未来的研究能够进一步推动光催化技术的发展,为构建清洁、美丽的生态环境提供更多有力的支撑。
光催化研究进展
光催化研究进展光催化材料最新研究进展1.简介当今世界正面临着能源短缺和环境污染的严峻挑战,解决这两大问题是人类社会实现可持续发展的迫切需要。
中国既是能源短缺国,又是能源消耗大国。
近年来,伴随社会经济的快速发展,中国石油对外依存度不断攀升,已经严重影响国家经济健康发展和社会稳定,并威胁到国家能源安全。
同时,石油等化石能源的过度消耗导致污染物大量排放,加剧了环境污染,尤其是我国近年来雾霾天气的频繁出现,严重影响了人民的生活和身体健康,开发和利用太阳能是解决这一难题的有效方法之一。
我国太阳能资源十分丰富,每年可供开发利用的太阳能约1.6×1015W,大约是2021年中国能源消耗的500倍。
从长远看,太阳能的有效开发与利用对优化中国能源结构具有重大意义。
然而太阳能存在能量密度低、分布不均匀、昼夜/季节变化大、不易储存等缺点。
如图1所示,光催化技术可以将太阳能转换为氢能。
氢能能量密度高、清洁环保、使用方便,被认为是一种理想的能源载体。
目前氢能的利用技术逐渐趋于成熟,以氢气为燃料的燃料电池已开始实用化,氢气汽车和氢气汽轮机等一些“绿色能源”产品已开始投入市场。
氢利用技术的成熟提高了对制氢技术快速发展的要求。
高效、低成本、大规模制氢技术的开发成为了“氢经济”时代的迫切需求。
自20世纪70年代日本科学家利用TiO2光催化分解水产生氢气和氧气以来,光催化材料一直是国内外研究的热点之一。
光催化太阳能制氢方法是一种成本低廉、集光转换与能量存储于一体的方法,该领域的研究越来越受到各国的广泛关注。
国际上光催化材料研究竞争十分激烈。
光催化材料不仅具有分解水制氢的功能,而且具有环境净化功能。
利用光催化材料净化空气和水已成为当今世界引人注目的高新环境净化技术。
太阳能转换效率是制约光催化技术走向实用化的关键因素之一,光催化材料的光响应范围决定了太阳能转换氢能的最大理论转化效率。
光催化领域经过40余年的发展和积累,正孕育着重大突破,光催化太阳能转换效率不断提高,光催化技术正处于迈向大规模应用的关键阶段,国际竞争十分激烈。
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解 比较 快 。
本实 验的另一 突出特点是 , F : , 以 eO 代替 F n n反应 中的铁 et o 离子 引入 到光 反应体 系中 , 以太 阳光或 紫外 光 , 辅 能成 功地 在 中 性条件下 氧化 降解有机污染物 , 克服了传统光 一etn反应只适用 F no
光氧化降解实验 , 出 F : ,H O / 得 eO / : 太阳光体 系和 F: ,H O / V体 系在不 同 p eO / :U H值 条件 下的光 降解效率 。
关键词 :eO / : : 系 , F:,HO 体 光化学反应 , 染料 , 降解
中 图分 类 号 :7 3 X0 文献标识码 : A
阳光 激发 而引起 的 , 发态 染料 (y )向 F ,导带 注入 一个 激 de eO
电 子 而生 成 正 自由基 离 子 (y 一 )和 导 带 电 子 , 带 电子 被 催 化 de 导
瑞利分析仪器公 司 ) S : . -2高温箱形 电炉 ( 、X - 51 2 上海博迅实业有
限公 司 ) 。
0 引言
在饱和吸附后 , 随光照时 间的进行 , 大红 4 S的吸光 值变化很 小。 B
在只有 H 0 存在下 , 随时间推移 , 大红 4 S不发 生降解 。由 B 水 污染正在 日益变 成一个 全球性 的 问题 。 自然 界 中存 在 的 另外 , 于 H O 只能吸收波长在 30n 以下 的紫外光 , :: 0 m 而且它在 20l 5 / q n 大量有 毒污染 物很难通 过 自然方法 降解掉 , 另外 , 常环境 中的 通
・
第3 8卷 第 2 9期 1 0 ・ 2012年 1 7 0月
山 西 建 筑
SHANX I ARCHI TECTURE
Vo . 8 No. 9 13 2 0c . 2 2 t 01
文章编号 : 0 —8 5 2 1 ) 90 7 —2 1 96 2 ( 0 2 2 — 10 0 0
而太 阳光谱 中能够 照射到地球 表面 的紫外 主要 污染 物 , 如各种 有机污 染物 , 如氮 、 磷及 重金 属 , 大部分 以水 以上的消光系数很低 , 光波长在 30 n 以上 , 0 m 因而 H O 通 过光解生 成H ・ 降解 有 :: O 的 溶液 的形式存在 。
实 值得 注 本实验是 在污 水治理 的前提 下 , 研究 了 F: H O 体 系在 机物的途 径可以排除 , 验结果也 证 明了这 一点 。但 是 , e0 / : : 对 eO / : : 在太 阳光照射下 , eO / : 2 应 F:3HO 反 可见光下 降解染料 , 是对半导体光催化技术和光-etn方法 的结 意的是 , F2 3H O 体 系 , Fno
・) 大红 4 S在 饱和 吸附之后 , B 随光反应 的进行 迅速 褪 合 和推广 。利用 太 阳光/ 外光作 光 源 , 紫 采用 F ,H 0 体 系 , 体系中( , e0 / : 色 , 明大红 4 S共轨结构的破 坏 , 说 B 大红 4 S B 经过 7 i 0m n的反应 , 对大红 4 S 甲基橙等 染料进行 了光 氧化降解实验 , B、 结果表 明 , 在
实验方法 : 光化学 反 应是 在表 面皿 中进行 , 入 5 / 加 0msL的
剂 F 3 eO 表面 的 H O 或 O 等捕获发 生反应生 成 H :・,・ H, :: 2 O O
等 再 大红 4 S水溶液 10 m ,. eO 粉末 ,. B 5 L 0 1gF2 3 0 5mL的 H2 2 O 。先 O ・ 自由基 , 经一 系列复 杂 的 自由基反 应可 使染 料分 子 降 解, 与均相光助 F n n 应机制不 同。我们 认为在 H 0 存 在 的 et 反 o : 在Z一 D2型调速多用振荡器 上振荡 3 i 0m n以形 成悬 浮液体 系 , 使 其达 到吸附/ 解吸平衡 , 并取初样于试管 中, 然后进行光化学反应 , 条件 下 , : :分解 释放 的 0 有 利于 F: ,表面 的 电子 俘获 , H0 : e0 因
tmi / n
图 1 有无底物和有无光照对光降解的影响
实验仪器 :D2型调速多用振 荡器 ( Z一 江苏金 坛市金城 国胜实
验仪器厂 ) T L02 、D S -B的离心器 、 V9 0 U -20紫外分光 光度计 ( 北京
实验结果说 明在本实验条件下存在可见光反应 降解 大红 4 S B 的反应 途径 , 染料 的光化学降解是 由染料分 子而不 是 F : , eO 被太
于酸性 ( H< ) p 3 体系 的缺点 。
_ H2 2 “ h ◆_ 0 十 S t
趔
十
十 +
F 2 3 l h e0 + i t g
F 2 3 H2 2d r e0 + 0 + a k F 2 3 H2 2 l 验 部分
实验材料 :eO ( F: , 无锡市展望化 工试剂有 限公 司) H O ( 、 : : 上 海苏懿化学试剂有 限公 司 ) 大红 4 S 赠 品) 甲基橙 ( 头西 陇 、 B( 、 汕 化工 厂) 直接橙 ( 品) 均为分析纯试剂 , 为蒸馏水 。 、 赠 , 水
F2 3 机 物 光 催 化 降 解 有 机 染 料 的 研 究 进 展 eO 有
薛 跃 华
( 山西省建筑设计研 究院, 山西 太原 00 0 ) 30 1
摘
要: 探讨 了 F : 。 H O 体 系在可见光下降解有机染料 的研究进展 , eO / : 2 采用 F: H O 体系 , 大红 4 S 甲基橙等染 料进行 了 eO / 2 2 对 B、