Cu(MAl)_2O_4(M=Cr、Mn、Fe)混合尖晶石的制备与光诱导特性研究

【摘要】：自从光催化氧化技术被人们发现以来,由于其非选择性氧化、无二次污染、效率高等具有的独特的性质,引起了人们热情的关注。为有机污染物的工业化处理提供了新的途径,有着广阔的应用前景。但目前所用的半导体光催化剂由于通常带隙较宽、仅在紫外光范围内有响应,大大的降低了光催化降解效率。所以研制新型的宽吸收带的半导体光催化材料成为光催化材料重要的研究热点。本文采用溶胶凝胶法制备尖晶石型化合物Cu(MxAly)2O4(M= Cr、Fe、Mn),利用XRD测试手段对三种尖晶石型光催化剂的晶型结构进行了分析。并以其为光催化剂对两种水溶性染料(活性艳红K-2G、酸性红B)进行可见光催化降解实验,以染料的降解脱色率表征样品的可见光催化活性。对由溶胶凝胶法制备的光催化活性较好的Cu(CrxAly)2O4、Cu(FexAly)2O4进行了重点研究,并讨论了热处理温度及混合比对其光催化性能的影响,以及对太阳能电池光电转换效率的影响。研究结果表明:利用溶胶凝胶法能够在较低温度下制备尖晶石型Cu(MxAly)2O4(M=Cr、Fe、Mn)前躯体化合物,同时对前驱物进行热处理制得了尖晶石型Cu(MxAly)2O4(M=Cr、Fe、Mn)样品。通过对Cu(MAl)2O4(M=Cr、Fe、Mn)的光催化活性分析发现,三种样品均具有优异的光催化性能,催化降解2h后三种染料溶液的降解脱色率均可达到80%以上。对Cu(MxAly)2O4(M=Cr、Fe)的光催化活性分析表明,热处理温度和混合比对Cu(MxAly)2O4(M=Cr、Fe)样品的光催化活性影响较大,反应温度为800℃、x=0.2,y=0.8时制得样品对酸性红B和活性艳红的催化降解效果最佳,光照2h的降解脱色率均达到90%以上。将尖晶石Cu(M0.2Al0.8)2O4(M=Cr、Fe)粉体与TiO2混合后,对其进行光电转换效率测试,结果表明,当掺入1%的Cu(Fe0.2A10.8)2O4粉体时,其光电效率转化率最佳为2.91%,当掺入3%的Cu(Cr0.2Al0.8)2O4粉体时,其光电效率转化率最佳为3.59%。将纳米尖晶石粉体Ni0.4Cu0.6Al2O4对梨和香蕉进行保鲜处理,发现粉体对梨和香蕉有较好的保鲜作用,可延长4-5天。