PDF《纳米晶 CuAl2O4 的合成、表征及光催化性能研究》

第3卷第4期2008 年4月263 中国科技论文在线 SCIENCEPAPER ONLINE 纳米晶 CuAl2O4 的合成、表征及光催化性能研究 骆凡1,吴季怀

1 ,林建明

1 ,胡东红

2 ,杨媛媛

1 ,张云霞

1 (1.

华侨大学材料物理化学研究所,福建泉州 362021;

2. 泉州师范学院,福建泉州 362000) 摘要:本文通过有机物前驱体法制备尖晶石型 CuAl2O4 纳米晶,利用 TG-DTA、XRD、TEM、UV-VIS 等分 析手段表征了前驱体和 CuAl2O4 粉体.结果表明,CuAl2O4 在热处理中出现了 CuO 中间相,经900℃焙烧得到 单相 CuAl2O4.800℃的CuAl2O4 的禁带宽度为 1.92 eV,颗粒直径在

20 ~

40 nm,具有最佳的光催化活性:在 紫外光辐照

2 h 对甲基橙的降解率为 99%,在可见光和太阳光下也具有较高的活性. 关键词:催化化学;

铝酸铜;

有机物前驱体法;

尖晶石 中图分类号:TQ032 文献标识码:A 文章编号:1673-7180(2008)04-0263-5 Synthesis, characterization and photocatalytic properties of nanocrystalline CuAl2O4 LUO Fan1 ,WU Jihuai1 ,LIN Jianming1 ,HU Donghong2 ,YANG Yuanyuan1 ,ZHANG Yunxia1 ( 1. Institute for Materials Physical Chemistry of Huaqiao University, Quanzhou, Fujian 362021;

2. Quanzhou Normal University, Quanzhou, Fujian

362000 ) Abstract: Spinel-type CuAl2O4 nanocrystalline was prepared by organic precursor method in this paper. The precursor and CuAl2O4 powder was characterized by TG-DTA, XRD, TEM, UV-VIS, etc. The result suggested that an intermediate-phase CuO appeared in the system of CuAl2O4 during the heat treatment and disappeared at 900℃. The band gap of CuAl2O4 obtained at 800℃ is 1.92 eV and its particle diameter ranges from

20 to

40 nm. The sample had the highest photocatalytic activity: the efficiency of methyl orange photodegradation can reach 99% after ultraviolet illumination for

2 h and it also has high photocatalytic activity under visible light and sunshine. Key words: catalysis chemistry;

CuAl2O4;

organic precursor method;

spinel 尖晶石型复合氧化物(AB2O4)作为一类重要的 无机功能材料,具有熔点高、热稳定性好、硬度高、 耐腐蚀等特点,在陶瓷、电子、航空等领域均有广 泛的应用.近年来,许多学者研究发现尖晶石氧化 物也可用作光催化材料.李新勇等[1,2] 研究发现 ZnFe2O4 是一种化学稳定性好、光电转化效率高 的尖晶石型光催化剂;

Bessekhouad 等[3] 发现 p 型 半导体 AMn2O4 (A=Cu, Zn)在可见光下能够光解 水释放 H2 ;

Tang 等[4] 采用高温固相法制备的 CaIn2O4 在λ>

420 nm 的可见光照射下,对浓度为 基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(20060385001) 作者简介:骆凡 (1982-),男,硕士研究生 通信联系人:吴季怀,教授, [email protected] 第3卷第4期2008 年4月264 47.8 μmol/L 的亚甲基蓝的脱色率接近 100%. 尖晶石 型化合物由于其禁带宽度小,稳定性好,是一类具 有潜在应用价值的光催化剂. 关于尖晶石的制备方法很多,按反应介质可分 为固相法、液相法和气相法.传统方法是高温煅烧 混合氧化物,由于存在温度高、效率低、产物颗粒 大等问题而未得到广泛使用.近几年来发展了许多 合成尖晶石粉体的湿化学方法,如共沉淀法[5~7] 、金 属醇盐的 Sol-Gel 法[8~9] 、水热法[10] 、有机物前驱体 法[11,12] 等.其中有机物前驱体法(又称化学络合法) 被认为是合成纳米材料的有效方法,具有能在原子 级水平均匀混合、化学计量易控制等优点[13~14] . 本文以价格低廉的硝酸盐和三乙醇胺为原料, 采用有机物前驱体法合成尖晶石型 CuAl2O4 粉体, 对其结构和光催化活性进行研究.