3.4 光催化活性测试过程 8

4 ZnFe2O4 光催化剂结构性能分析 9

4.1 样品 XRD 图像分析… 9

4.2 样品表面形貌分析 12

4.3 紫外-可见光谱分析 13

4.4  光催化活性测试结果分析 15

4.5 循环催化性能测试 19

4.6 ZnFe2O4 光催化剂降解机理 22

结论 23

致谢 24

参考文献… 25 

1    引言

社会的发展过程难免伴随着对环境的破坏。我们只有解决这些环境污染问题，才能真正 做到可持续发展，而不是以牺牲环境为代价换来的发展。因此，解决环境污染问题成了本世 纪最为重要的话题。光催化技术具有成本较为低廉、催化效果优良、环境友好等特征，因此 其很有可能成为应对并解决环境问题的核心技术。于是乎近些年，大量关于光催化技术研究 的论文被发表，科研工作者们也成功制备得到了许多有良好催化性能的光催化材料，并将其

投入了生产。本文即研究光催化材料中的具有可见光响应的新型光催化材料 ZnFe2O4 纳米粉 末的制备与表征，其降解罗丹明 B 的催化性能以及循环性能，以及水热法保温时间对其形貌、 结构、催化性能的影响。

1.1     光催化技术研究背景

在诸多的水处理技术中，高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes)以其巨大潜力和独 特优势在过去的几年中脱颖而出。在各种 AOP 技术中比较重要的一种技术即为半导体光催化 技术。半导体光催化技术是指运用特定的半导体材料，在有光线照射的条件下，使某些物质 发生光化学反应，从而达到催化降解污染物目的的一种技术。东京大学的 Fujishima 和 Honda[1] 在 1972 年时通过研究发现，在光照条件下，利用 n 型半导体二氧化钛单晶作为电极，水发生 了催化分解反应。这给了其他科研工作者无限的启发，于是大量关于光催化的研究结果被刊 登发表。经过几十年不断的努力，光催化技术在理论和实践层面都取得了长足的突破[2-3]。它 被应用于水和空气中污染物的处理，气味控制，水分解制备氢气，使细菌和癌细胞失去活性

[4-7]等方面。比较传统的光催化技术中用到的催化材料主要有二氧化钛，硫化锌[8]等等，然而，

传统半导体光催化材料还存在着比较严重的缺陷：光谱响应范围窄，比如单独应用 TiO2 作为 半导体催化剂，其降解污染物的能力并不显著。由于其为宽禁带半导体材料，即禁带宽度大 于 3.0 eV，它仅能利用占太阳光光谱 5%左右的紫外线区域，因此对太阳能的利用效率比较低 下。目前，有两种手段可以提高催化剂对光的利用率，一种是掺杂元素使得原本可吸收紫外 光的材料能够利用可见光。比如在 TiO2 中掺入氮元素 [9–12]，碳元素 [13]，硫元素 [14-16]碳氮硫 的混合[17, 18]或者硅元素[19]，TiO2 的禁带宽度就会缩小，以致于可以有效吸收利用可见光。第 二种方法是制备在可见光照条件下活跃的窄带隙的材料，比如 CaFe2O4，MgFe2O4 和 ZnFe2O4。 该技术在水污染处理中具有诱人的前景，因此本文将着重研究纳米铁酸锌半导体光催化剂的合成及其催化性能。 可见光驱动的铁酸锌半导体的合成及其催化性能和机理的研究(2):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205649.html