纳米CeFeO3的制备及其光催化性能研究

２１ ０ １年 ９月
林 茹等 ： 米 Ｃ Ｆ Ｏ 的制 备及 其光 催化 性 能研 究 纳 ｅｅ ３
２ ｌ
灯外 为石 英冷 阱 ， 内通冷 却水 ， 石英 冷 阱与玻 璃 外套
间为 反 应 液 。 以 ４种 水 溶 性 染 料 包 括 活 性 翠 蓝
Ｋ Ｌ 活性艳 蓝 Ｋ Ｒ、 Ｇ 、 Ｇ 活性 艳 红 Ｘ 一 Ｂ、 性 橙 Ｋ Ｎ ３ 活 ３
情况对材料的光催化活性进行 了测试 ， 结果显示纳米级 Ｃ ＦＯ 显示较好 的光催化活性。 ｅｅ
关 键 词 ： 米 Ｃ Ｆ Ｏ ； 溶性 染 料 ； 纳 ｅｅ 水 光催 化
中图分类号 ：Ｑ ３ ． Ｔ １３ ３
文献标识码 ： Ａ
文章编 号：０ ６— ９０ ２ １ ）９— ０ ０— ３ １０ ４ ９ （０ １ ０ ０２ ０
只 能吸收 紫外光 波 。长期 以来 ， ＴＯ 自身 结构 和 受 ｉ：
合成 条件 限制 ， 量研究集 中于阳离子 掺杂 ， 大 目前较
为前沿的是阴离子掺杂¨ ， Ｊ但此方面的研究文献
报道较 少 ， 得 到 的 可 见 光 催 化 活 性 还 比较 低 ， 所
因此人 们仍 在寻找新 的高 效光催化 剂 。作 为地球 上
Ｐｒ ｐ ａ ｉ ｎ ｄ ｐｈ ｏ ａｔ ｌ ｉ ｏ ｒ ｉｓ ｏ ｎ ｓ ｚ ｄ Ｆｅ ｅ ａｒ ｔｏ ａｎ ｏｔ ｃ ａｙｔｃ ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆｎａ ｏ ｉ ｅ Ｃｅ Ｏ３
Ｌ ｎ Ｒｕ， ｉ ｎ ｉ Ｌ ａ ｇ Ｙｕ
（ｃｏｌｆＣ ｅ ｉｒ ａ ｄＣ ｅ ｃｌ ｎ ｉ ｅｎ Ｘｎｉｎ ｎ ｅ ｉ ，ｉｘ ｎ ５ ０３ Ｃ ｉ ） Ｓｈｏ ｏ ｈｍｓｙ ｎ ｈｍｉ ｇｎ ｒ ｇ。ｉ ａｇＵ ｉ ｒｔ Ｘｎｉ ｇ４ ３０ ， ｈ ａ ｔ ａＥ ｅｉ ｘ ｖ ｓｙ ａ ｎ
摘
要： 采用共沉淀法合成了纳米级钙钛矿型复合氧化物 Ｃ ＦＯ 。通过 Ｘ射线衍射 （ Ｒ 、 ｅｅ Ｘ Ｄ）透射 电镜 （ Ｅ Ｔ Ｍ）
等分析手段对制得粉体 的粒径 、 物相 、 形貌进行了表征 。在多功能光催化反应仪 中， 以多种水溶性染料包括活性翠
蓝 Ｋ Ｌ 活性艳蓝 Ｋ Ｒ、 Ｇ、 Ｇ 活性艳红 Ｘ一 Ｂ 活性橙 Ｋ Ｎ等的光催 化降解为模型反应 ， ３、 ３ 通过粉体对水溶性染料 的降解
最多 的矿物 ， 钙钛矿 型复合 氧化物 具有结 构稳定 、 组 成 多样 、 稳定性 高 、 性质 广 泛 等优 点 ， 来越 受 到重 越 视 ， 为光催化 剂 领域 研 究 的 热点 。笔 者 采用 共 沉 成 淀法 ， 氮气保 护下焙 烧 ， 成 了纳 米级 的钙钛矿 型 在 合 复合氧化 物 Ｃ Ｆ Ｏ ， 对其结 构 和光 催化 性能 进行 ｅ ｅ 并 了详 细 的分 析 和测试 。
Ａ ｂ ｔａｃ Ｎａ ｏｓｚ ｄ ｐｅｏ ｓ ｔ ｙ ｅ ｃ ｍｐｏ ｉｅ ｏ ｉｅ Ｃｅ Ｏ３ｗａ ｙ ｔ ｓｚ ｄ ｂｙ ｃ ｐ ｅ ｉｉａｉｎ ｍ ｅｈ ｄ． ｚ ｓＤ ｃ ｓ ｒ ｔ： ｎ －ｉｅ ｒ ｖ ｋｉｅ ｔｐ ｏ ｓｔ ｘｄ Ｆｅ ｓ ｓ ｎｈｅ ｉｅ ｏ ｒ ｃｐ ｔｔｏ ｔｏ Ｓｉｅ， ｔＪ －
一
９ 和 ＣＯ ， ＨＯ ｅ 在添加 适 量 双 氧水 的条 件 下将 Ｃ Ｏ ｅ： 用 １１ 酸溶 解 ，ｅ Ｎ ， ，・ Ｈ Ｏ 用 去 离 子 水 溶 ：硝 Ｆ（Ｏ ） ９ 解 ；） ２ 将两 种溶液 按 ｎ Ｃ ）： （ ｅ （ ｅ ｎ ｒ ）＝１ １ 合 ， ：混 剧 烈搅 拌 的同时快速 加 入 １ １氨水 ， 到 ｃ 、ｅ 合 ： 得 ｅＦ 混 氢氧 化物沉 淀 物 ， 滤 得 到 滤 饼 ； ） 滤 饼 置 于恒 过 ３将 温 干燥箱 中在 １３ｏ 干 ， 出后 在 玛瑙 研钵 中研 ０ Ｃ烘 取
碎 ， 氮气 气 氛 保 护 下 于 管 式 炉 中在 ９ ０℃ 煅 烧 在 ０ ８ｈ 然后 随炉体冷 至室 温 ， ， 研磨 即得 到产 品。
材 料 表 征 ： 用 德 国 布 鲁 克 Ａ Ｓ公 司 Ｄ 使 Ｘ ８
定 的进 展 ， ＴＯ 较 宽 的能 隙 （ ． Ｖ） 定 了其 但 ｉ ３２ｅ 决
Ｃ Ｆ Ｏ３ ｒ ｘ ｍｉｅ ｙｔｅｄ ｇａ ａｉｎｏ ａｉｔ ａｅ－ ｌｂｅｄ ｅ ｈｃ ｃｕ ｅ ｅ ｃｉｅｔｒ ｕ ｉ ｌｅＫ ｅ ｅ ｅｅ ａ ｎ ｄｂ ｅ ｒｄ ｔ ｆｖｒ ｌ ｗ ｔｒｏｕ ｌ ｙｓｗ ｉｈｉ ｌｄ ｄｒａ ｔ ｑ ｏｓ ｂｕ ＧＬ。ｅ ｃｉｅ ｗｅ ｈ ｏ ｏｓ ｓ ｎ ｖ ｕ ｅ ｒａ ｔ ｖ
Ａ ｖ ｎｅ Ｘ射 线 衍 射 仪 测 定 样 品 的物 相 ； 用 日 ｄ ａ ｃ型 使 本 岛滓公 司 Ｊ Ｍ —ＩＯ Ｘ型 透射 电镜 （ Ｅ 观测 样 Ｅ ＯＳ Ｔ Ｍ） 品的形貌 和粒径 。
１２ 材料 光催化 性能 测试 ． 材 料 的 光 催 化 性 能 测 试 在 南 京 斯 东 柯 公 司
Ｒ ｓ ｌ ｅ ｅ ｌｄ ｔ ａ ａ ｏｓ ｅ ｅ ｅ ３ｐ ｓｅ ｓ ｄ ｖ ｒ ｉｈ ｐ ｏｏ ａａｙ ｉ ａ ｔ ｉ ． ｅ ｕ ｔ ｒ ｖ ａ ｅ ｈ ｔｎ ｎ － ｚ ｄ Ｃ Ｆ Ｏ ｏ ｓ ｓ ｅ ｅｙ ｈｇ ｈ ｔｃ ｔｌｔ ｃｉ ｔ ｓ ｉ ｃ ｖｙ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ｎｏｓｚ ｄ Ｃｅ ｅ ｄ ｎａ －ｉｅ Ｆ Ｏ３； ｔｒｓ ｌ ｂ ｅ ｄ ｅ ｐ ｏｏ ａａ ｙ ｉ ｗａｅ ｏｕ ｌ ｙ ｓ； ｈ ｔｃ ｔｌｓｓ
的初 始 吸光度值 和降解 后 的吸光 度值 。
晶体 结 构 中呈 现 出不小 的 晶格 畸变率 。正是 由于其 粒径 减小 ， 面积增 大 ， 表 因此 有利 于有 机物 与材料 表 面 的接触 ， 而提 高其 光催化 活性 。 从
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 材 料 的结构 分析 ．
１ 实验 部 分
１ １ 纳米粉 体的 制备与表 征 ．
主 要 试 剂 ： ｅ Ｎ 。 。・ Ｈ Ｏ、 ｅ ： 硝 酸 、 Ｆ （ Ｏ ） ９ ： ＣＯ 、 氨
Ｓ Ｙ一１ Ｇ 型多 功能 光化 学 反应 仪 中进行 。该 光 化学
反应 仪为三 层 同心 圆筒 形玻 璃 器 ， 间为 ３０Ｗ 高 中 ０
ｂｒｌｉｎ ｕ ｉｌａ ｔｂｌｅ ＫＧＲ －ｅ ｃｉｅｂｒｌｉｎ ｅ 一３Ｂ， ｎ ｅ ｃｉｅ ｂ ｉｌａ ｒｎｇ ｉ ｍｕ ｔ ｕ ｃ ｉｎ ｌｐ ｔｃ ｍｉａ ａ ｔ ｒ ｒ ａ ｔｖ ｉｌａ ｔｒ ｄ Ｘ ａ ｄ ｒ ａ ｔｖ ｒｌｉｎｔｏ ａ ｅＫ３ ｎ ｌｉ ｎ ｔｏ ａ ｈｏｏ ｈｅ ｃ ｌｒ ｃｏ ． Ｎ ｆ ｅ
图 １为 Ｃ ＦＯ 样 品 Ｘ Ｄ谱 图。对 照 标 准谱 图 ｅｅ Ｒ
可 知 ， 备 的 Ｃ Ｆ Ｏ 粉 体 为具有 钙 钛 矿结 构 的 正交 制 ｅ ｅ 晶系 Ａ Ｏ 型化合 物 ， ０ ＝３ ． 。 衍 射 峰 即是 其 Ｂ ２ ２５ 处
主特 征峰 。根 据 Ｄ ｂ ｅｙ—Ｓｈｒ ｒ 式 Ｄ删＝ Ａ （ ｃｅｒ 公 ｅ Ｋ ／］ ３・
ｔｒ ， ｎ ｒ ｈ ｌ ￣ ｏ ｈ ｒ ｐ ｒ ｄ ｐ ｗ ｅ ｒ ｈ ｒ ｃｅｉｅ ｙ ＸＲ ｎ ＥＭ． ｂ ｔｃ ｔｌｔ ｒｐ ｒｉｓ ｏ ａ ｏｓｚ ｄ ｕ ｅ ａ ｄ ｍｏ ｐ ｏ ｏ ｆｔ ｅ ｐ ｅ ａ ｅ ｏ ｄ ｒｗｅｅ ｃ ａ ａ ｔｒｚ ｄ ｂ Ｄ ａ ｄ Ｔ Ｐ ｏｏ ａａｙ ｉ ｐ ｏ ｅｔ ｆｎ ｎ － ｅ ｅ ｅ ｉ
无 机 盐 工 业
２ ０
第４ ３卷 Leabharlann ９期 ２１ ０ １年 ９月
Ｉ ＮＯＲＧＡＮＩ Ｃ ＣＨＥＭＩ ＣＡＬ ＮＤＵＳ ＳＩ ＴＲＹ
纳米 ＣＦＯ 的制备 及 其光 催化 性 能研 究 木 ｅｅ ３
林 茹。 梁 宇
（ 乡学 院化 学 与 化 工学 院 ， 南新 乡 ４ ３０ ） 新 河 ５ ０３
物 的 电价 平衡 ， 应地形 成 了一定 量 的氧空 位 ， 相 同时 该化 合 物仍 能保持 稳定 的钙 钛矿 结构 。 图 ２为 Ｃ Ｆ Ｏ 样 品 Ｔ Ｍ 照 片 。 由图 ２可见 粉 ｅｅ Ｅ
模拟 印染 废水 。实 验时 ， 一定 量 的 Ｃ Ｆ Ｏ 加入 到 将 ｅｅ ２ ０ｍ ５ Ｌ质量 浓度 为 ２ ｇ Ｌ的染 料溶 液 中 ， 拌 至 ０ｍ ／ 搅 吸附平衡 后转移 至光 催 化 反 应 仪 中 ， 开启 电磁 搅 拌 器， 打开 高压汞 灯 。 以后 每 间隔一 定 时间取 样 １次 ， 样 品经 ４０ ０ｒｍ ｎ离 心分 离 １ ｎ后 取上 清 液 ， ０ ｉ ／ ５ｍｉ 于 ７ ２型分 光光 度计 上在 染料 最 大 吸 收波 长 处 测其 吸 ２ 光 度 。 根 据 样 品 吸 光 度 值 的 变 化 求 得 脱 色 率
（ 中 ： 为经 仪 器校 正 后 ｈ ｋ ｆ 式 ２Ｗ 、 、 晶面 衍 射 峰 的半 峰宽 ； ０为衍射 角 ； Ｄ为平 均 粒径 ） 算 平 均 晶格 畸 计 变 率 ＜ ＞ 为 １９ ～。产 物 为纳米 颗粒 ， ． ８Ｘ１ ０ 其
粒径 很 小 、 比表面 积较 大 ， 得处 于 高度无 序状 态 的 使 表 面在粒 子整 体 中 占有 很 大 的 比例 ， 因此 该 材 料 的
压 汞 灯 （ 海 亚 明 灯 泡 厂 生 产 ， 波 长 为 ３ ５ａ ， 上 主 ６ ｍ）
｝基 金 项 目 ： 省 科 技 厅 基 础 与前 沿 研 究 项 目（ 号 ：０ ３０ １ １９） 河南 省 科 技 攻 关研 究 项 目（ 河南 编 １２ ０４ ０ ９ ； 编号 ：９ ３ ０ １ １ １ 。 ０２ ０ ４０ ９ ）
（ ｅ） Ｄｅ＝（ 。一 ／ 。 式 中 Ａ 和 Ａ分别 为样 品 Ｄ ： Ａ Ａ） Ａ 。 。
体 为近 似 球 形 的纳 米 微 粒 ， 均 粒 径 约 为 ３ ｍ。 平 ０ｎ 这 与用 Ｓ ｈｒ ｒ 式计 算 的粒径 基 本 吻合 。根据 公 ｃ ｅｒ 公 ｅ
式 （ ｗ） ＣＳ０＝（／ｒ ） ／ ） ＋ ２＜ ２ 。Ｏ ４ － （Ａ Ｄ 。 ３ ｒ ＞ｓ 。 ｉ ｎ
自 Ｆ ｊ ｈｍ ｕｉ ｉ ａ在 １７ ｓ ９ ２年 发表 了关 于 ＴＯ 电极上 ｉ，
水， 均为 分析纯 。 合成方 法： ） 取 一定 质量 的 Ｆ （ Ｏ ） ・ １称 ｅ Ｎ
光 分解水 的研究 论 文 后 ，ｉ： 直都 成 为 光 催化 研 ＴＯ 一 究 的重点 ， 围绕 ＴＯ 光催 化性 能 的大量研 究 取 得 了 ｉ：
Ｆ Ｏ ｅ，
的光 催 化 活 性 就 必 须 确 定 Ｃ Ｏ 是 否 ｅ
具 有 明显 的光催 化 活 性 。 图 ３为 Ｃ Ｏ 对 活 性 翠蓝 ｅ
２／ ） Ｏ。 （
图 １ 样 品 Ｃ Ｆ Ｏ 的 Ｘ Ｄ谱 图 ｅｅ Ｒ
ｃｓ （ 中 ： ｏ０） 式 Ｄ川 为 垂 直 于 ｈ ｋ Ｚ 、 、 面方 向 晶粒 的尺
度； Ｋ取 ０ ８ Ａ ０ １４０ ｍ； 为试样 ２ ＝３ ． 。 ．９； ＝ ．５ ６ｎ ０ ２ ５ 处衍 射 峰半高 宽 扣 除相 应 ２ 处 标 准 样 品衍 射 峰半 高宽 ） 计算 出晶粒粒 径 为 ３ ． ６ｎ ， ４ ３ ｍ。
图 ２ 样 品 Ｃ ＦＯ 的 Ｔ Ｍ 照 片 ｅｅ Ｅ
２ ２ 材料 的光 催化 性能 研究 ．
因为 合成 的材料 是 Ｃ 。 Ｆ Ｏ ｅ一 ｅ ¨ Ｃ ， ｅＯ 是一
种 以 Ｃ ｈ Ｆ Ｏ － 为 主 的 混 合 粉 体 ， 以要 讨 论 ｅ ｅ ，ｌ ＿ 所
Ｃｅ
一