LuFeO3顆粒的制備及其聲-光催化性能研究.pdf

1、在本文中，我們主要研究了LuFeO3顆粒的制備及其光催化和超聲催化活性。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　一、采用水熱法制備形貌可控的 LuFeO3顆粒。系統(tǒng)地研究了各種水熱條件對(duì)顆粒形貌和尺寸的影響。XRD分析表明，在反應(yīng)溫度為160–260 oC，反應(yīng)時(shí)間為24–60 h，NaOH濃度為0.625–6.25 M，以及Lu3+/Fe3+離子濃度為0.025–0.075 M時(shí)所得樣品均為單相的 LuFeO3樣品。SEM觀察發(fā)現(xiàn)，在較低

2、的反應(yīng)溫度(160–220oC)、NaOH濃度(0.625–3.75 M)下，得到的LuFeO3顆粒呈棒狀，且棒的縱寬比隨溫度和NaOH濃度的升高而減小；在相對(duì)較高的溫度(240–260 oC)和NaOH濃度(5–6.25 M)下，得到的LuFeO3顆粒呈球、多面體或立方體狀。在反應(yīng)溫度為220oC以及NaOH濃度為2.5–3.75 M時(shí)所得樣品顆粒尺寸最大。與反應(yīng)溫度和NaOH濃度相比，反應(yīng)時(shí)間、Lu3+/Fe3+離子濃度對(duì) LuFe

3、O3顆粒形貌和尺寸的影響較小。制得的LuFeO3顆粒有相近的帶隙(2.14 eV)，在室溫下均表現(xiàn)出弱鐵磁性。
　　二、采用聚丙烯酰胺凝膠法制備 LuFeO3納米顆粒。通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件，得到球狀、橢球狀和蠕蟲狀的平均粒徑為200–270 nm的LuFeO3樣品。以羅丹明B(RhB)為目標(biāo)降解物，考察所得樣品在模擬太陽(yáng)光輻照下的光催化活性。結(jié)果表明，所得樣品在模擬太陽(yáng)光下對(duì) RhB表現(xiàn)出良好的光催化活性。分別利用苯醌(BQ)、酒精和

4、草酸(OA)作為超氧自由基(?O2?)、羥基自由基(?OH)和空穴捕獲劑，考察這些活性物種在 LuFeO3顆粒光催化反應(yīng)中的作用。結(jié)果表明，BQ對(duì) RhB的光催化降解率幾乎沒(méi)有影響，酒精則很大抑制了RhB的降解，而OA則能大幅度地提高光催化效率。以對(duì)苯二甲酸為探測(cè)劑,采用熒光技術(shù)檢測(cè)了?OH在光催化過(guò)程中的產(chǎn)生情況。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，?OH被認(rèn)為是 LuFeO3光催化降解 RhB的主要活性物種，而?O2?在光催化中的作用可以忽略。
　

5、　三、以RhB為目標(biāo)降解物，考察了聚丙烯酰胺凝膠法所得的 LuFeO3樣品在超聲輻照下的超聲催化性能。系統(tǒng)地研究了超聲頻率(f)、溶液溫度(T)、催化劑濃度(Ccatalyst)、初始染料濃度(CRhB)、反應(yīng)液pH和無(wú)機(jī)離子對(duì)RhB的超聲催化降解率的影響。結(jié)果表明，LuFeO3表現(xiàn)出良好的超聲催化活性，最佳的超聲催化降解條件是f=60kHz,T=40oC,Ccatalyst=4 g?L?1，andCRhB=5 mg?L?1。與其他實(shí)驗(yàn)