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尖晶石型CuAl2O4的制备及可见光催化性能

2018-09-21,

机械工程材料 2018年9期

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(1.吉林出入境检验检疫技术中心,长春 130062;2.吉林省水利水电勘测设计研究院,长春 130062)

0 引 言

TiO2单晶因在光的作用下可以分解水及其他物质,而被广泛应用于环保领域中,例如分解氰化物、多氯联苯等。但是,TiO2单晶的光腐蚀特点使其存在催化效率低、带隙宽、需过多依赖紫外光才能激发催化活性等缺点[1];而在太阳光中,紫外光占比不到5%,可见光却高达43%[2]。因此,如何利用可见光来发挥光催化作用已经成为光催化材料研究的热点问题。想要研制出可见光下的光催化材料,则必须使其利用的光能向可见光波长方向移动(红移),即其禁带宽度要较小[3]。研究发现,尖晶石型半导体材料具有禁带宽度小、耐光腐蚀等特点,可在光的激发下催化降解污染物,对可见光利用率较高且种类众多,因此有望从中筛选出更为高效的光催化材料[4-5]。目前,对尖晶石型CuAl2O4半导体材料的研究相对较少,尤其是在合成条件及光腐蚀研究方面有待加强。

目前,CuAl2O4光催化粉体的制备方法主要为水热法及溶胶-凝胶法,铜元素的来源多为硝酸铜,所制备的尖晶石型CuAl2O4具有较高的可见光催化活性,可以实现在太阳光下对有机污染物的光催化降解[6-8]。研究表明,以硝酸铜为原料,通过溶胶-凝胶法制备的CuAl2O4光催化粉体虽然具有较高的光催化活性,但仍然存在严重的光腐蚀现象,且吸附率最高可达50%以上,导致光催化粉体的反复利用率低,难以达到持久应用的效果[9-11]。为此,作者分别以氯化铜、硝酸铜、硫酸铜为原料,采用溶胶-凝胶法制备尖晶石型CuAl2O4,对其结构与光催化性能进行了研究。……

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