CoFe2O4是一種非常重要的無機半導體材料，在環(huán)境凈化以及降解有機廢水方面取得了一定的應用。一般半導體材料的性質(zhì)強烈的依賴合成方法，因此，釆用適當?shù)姆椒ê铣蒀oFe2O4光催化劑來提高它的光催化活性具有重要的研究意義。目前，合成CoFe2O4光催化劑的方法很多，包括溶膠凝膠法、水熱法、燃燒合成法、共沉淀法、溶劑熱法、有機物反應法以及聚丙烯酰胺凝膠法。在這些方法中，聚丙烯酰胺凝膠法是一種有效的合成金屬氧化物半導體光催化劑的新方法。但是，該方法在合成半導體光催化劑的過程中具有兩大缺點：一是合成過程中容易產(chǎn)生臭味污染環(huán)境;二是使用的丙烯酰胺具有毒性，容易導致人和動物致癌。本文釆用新穎的輻照輔助溶膠凝膠法合成CoFe2O4光催化劑，有效避免了上述兩大缺點，并以多種染料模擬環(huán)境廢水來研究該催化劑的光催化活性。
一、實驗
1.1 CoFe2O4的合成
稱取一定量可溶性的硝酸鉆和硝酸鐵，按次序緩慢加入有20mL去離子水的燒杯中，直到兩種試劑完全溶解。隨后，加入與金屬離子摩爾比例為1.2：1的檸檬酸去絡合兩種金屬離子。待反應完全后，將溶液轉(zhuǎn)移至帶瓶蓋的玻璃瓶中，在強紫外光下輻照48h。之后，將溶液升溫至80°C，獲得凝膠體。將凝膠體置入干燥箱中120°C干燥24h，獲得干凝膠。將干凝膠研磨并在500°C燒結(jié)，獲得CoFe2O4光催化劑。
1.2 CoFe2O4的表征
采用2550PC型X射線粉末衍射儀對CoFe2O4的相純度和晶體結(jié)構(gòu)進行表征；采用PE2000型傅里葉紅外光譜儀對CoFe2O4的官能團進行表征；采用721分光光度計對模擬染料廢水的光催化活性進行表征。
二、結(jié)果與討論
CoFe2O4的相純度和晶體結(jié)構(gòu)可通過XRD進行檢測，圖1給出了CoFe2O4的XRD圖。從圖中可以看出，晶面指數(shù)為(111)、(220)、(311)、(222)、(331)、(440)和(531)均屬于立方相的CoFe2O4的衍射峰，JCPDS卡片號為22-1086。由此可知，采用輻照輔助溶膠凝膠法可獲得純相的CoFe2O4光催化劑。
圖2是CoFe2O4的紅外光譜圖。由圖可知，在500-4000cm-1波數(shù)范圍內(nèi)可觀察到七個明顯的特征峰分別位于3348、2955、1697、1464、1197、680和527cm-1其中，3348和1697cm-1的特征峰主要由伸縮振動和彎曲振動的吸附水所引起。2955、1464、1197、680和527cm-1的特征峰分別可歸因于C-H伸縮振動、C-H彎曲振動、N-H伸縮振動、金屬在四面體位置的本征伸縮振動和八面體金屬伸縮振動。從圖中可知，該樣品還含有少量有機物的官能團。
圖3是CoFe2O4的光催化活性圖，廢水原液為混合了三種染料包括甲基橙、羅丹明B和甲基藍的溶液，每種染料的濃度為0.5g/L，催化劑含量為1g/L。當使用CoFe2O4同時降解三種染料時，經(jīng)過4h光照，其降解率分別為50%、92%和25%。結(jié)果表明，催化劑對染料降解有選擇性。
三、結(jié)論
采用輻照輔助溶膠凝膠法制備了CoFe2O4光催化劑，其XRD衍射峰對應的JCPDS卡片號為22-1086。紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)，除了CoFe2O4對應的振動峰外，還包含一些有機物的官能團。用三種染料包括甲基橙、羅丹明B和甲基藍模擬廢水，采用CoFe2O4光催化劑對其進行光催化降解實驗發(fā)現(xiàn)該催化劑對染料降解具有選擇性。( >
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