银-铁氧体纳米复合材料的表面增强拉曼性能及光催化性能研究

来源 :江苏科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yyzw98
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
大多数的环境污染物如重金属、有机物等都以痕量或者超痕量的形式存在,传统的探测技术通常是耗时且难以达到敏感度的要求。表面增强拉曼散射(SERS),是一种灵敏度高、无损的分析探测工具,能够达到单分子水平痕量探测的要求。然而,大多数的SERS基底使用的是贵金属材料,成本高,制作工艺复杂,难以清洁和回收再次使用。此外,污染物的降解也是科研工作者一直研究的热门领域。在许多的降解方法中,光催化降解是一种快速、便宜、节省能源的方法。近年来,一些铁酸盐被证实具有高效的可见光光催化活性,能够作为光催化剂催化降解有机污染物。合理的设计能够提高这种双功能材料的通用性、降解效率和降低处理污染物的成本。本论文研究了四种铁酸盐的纳米化制作方法并加以改进,在其表面负载Ag纳米粒子,形成银-铁氧体纳米复合材料。这种银-铁氧体纳米复合材料兼具SERS活性和光催化活性,能够检测并且降解污染物,因此大大地提高了此类尖晶石氧化物的实际应用价值。主要研究结果如下:(1)通过低温水热法成功地制备了MnFe2O4纳米颗粒,颗粒粒径约为60 nm。用光化学还原法在MnFe2O4表面负载Ag纳米颗粒,形成Ag/MnFe2O4复合纳米材料。该复合材料作为SERS基底显示了较好的SERS性能,对R6G的检测线达10-99 mol·L-1,增强因子达到6.93×106。光催化实验表明,以该复合材料作为光催化剂,在H2O2存在下,99.68%R6G在100 min内被降解。此外,还研究了Ag/MnFe2O4复合纳米材料作为SERS基底的循环稳定性,循环3次后对R6G的增强因子仍达3.72×104。实验结果表明:这种复合材料既可以作为SERS基底,又可以作为光催化剂。通过光催化过程,可以促进SERS基底的清洁和循环利用,实现有机污染物的快速检测和有效地光催化降解。(2)通过低温水热法和煅烧处理成功地制备了ZnFe2O4纳米颗粒,颗粒粒径约为30 nm。用光化学还原法在ZnFe2O4表面负载Ag纳米颗粒,形成Ag/ZnFe2O4复合纳米材料。Ag/ZnFe2O4复合纳米材料显示了较好的SERS性能,对10-88 mol·L-1 R6G的增强因子达到4.1×106。以Ag/ZnFe2O4做为光催化剂,在H2O2存在下,97.56%R6G在90 min内被降解。此外,Ag/ZnFe2O4可以作为一种可循环使用的SERS基底,循环3次后其对R6G增强因子仍达4.5×104。(3)采用水热法和煅烧处理在碳布纤维表面生长NiFe2O4纳米颗粒阵列。然后用光化学还原法在所得NiFe2O4表面负载Ag纳米颗粒,形成Ag/NiFe2O4复合纳米材料,研究Ag/NiFe2O4对R6G的表面增强拉曼和光催化降解性能。结果表明:对R6G的检测限达10-99 mol·L-1,增强因达9.55×106,拉曼面分析扫描了8×8μm2区域的16个点,计算得相对标准偏差(RSD)值为13.78%。结果表明其灵敏度高,均一性好。光催化实验表明,在H2O2存在下,该基底对50 mL 5 mg·L-1 R6G溶液70 min内的降解率达98.55%。实验还探究了光化学还原时间对Ag纳米粒子粒径和SERS性能的影响,并绘制了粒径大小分布柱状图。实验结果显示,随着光照时间的延长,形成的Ag纳米粒子分布越来越致密,且Ag纳米粒子的粒径变大,形状由原来的不规则变成了规则的多边形,并且随着光照时间的延长,SERS性能逐渐下降。(4)通过水热法和煅烧工艺在碳布纤维表面制备CoFe2O4/Fe2O3纳米棒阵列。纳米棒阵列均匀致密地生长在碳布表面,直径在40-90 nm之间。通过光化学还原过程成功地在CoFe2O4/Fe2O3纳米棒阵列表面负载Ag纳米粒子,形成Ag@CoFe2O4/Fe2O3复合纳米材料。Ag纳米粒子的粒径为10-40 nm,并且在空间上均匀地分布在CoFe2O4/Fe2O3纳米棒表面。Ag@CoFe2O4/Fe2O3作为SERS基底显示了极好的SERS性能,以R6G作为探测分子,增强因子达1.2×108,检测线达10-10mol·L-1。拉曼面分析扫描取了20μm×20μm区域的100个点,计算得相对标准偏差(RSD值)低于12%,结果显示Ag@CoFe2O4/Fe2O3基底的SERS信号重现性和均一性较好。光催化实验结果表明:以该复合材料为光催化剂,在H2O2存在下,99.15%R6G在1 h内被降解。此外,Ag@CoFe2O4/Fe2O3复合纳米材料还可以作为一种可循环使用的SERS基底,循环5次后增强因子仍达2.0×104
其他文献
《如何看待成功与失败》一文是笔者所在班骆董旗同学的一篇习作,文章谈不上有什么亮点,水平一般,勉强达到要求。全文如下:在生活中,我们会遇到许许多多的成功与失败,而不同的
本文分析了425例急性氟硅酸钠中毒的临床资料,结果表明:本起中毒的口服中毒量为0.33~3.96g.多数病例在误食含氟硅酸钠的食品后0.5~1h内发病.临床表现以恶心、呕吐、腹痛、腹泻等消化道
通过对100例硅藻检验鉴定结果的分析,结合案件,尸件检查,探讨硅藻检验在在鉴定是否溺死案件中的注意事项及价值。
分层教学也称差异教学,是指教师根据学生的心理特点和不同个性,为满足学生的学习需要而采用某种形式或手段进行的教学。本文以中职计算机课程为例谈一谈分层教学。一、学生差
2007年,太湖蓝藻爆发,为改善水质,太湖流域城镇污水处理厂提标改造工作拉开序幕。本论文依托于苏州吴中区城南污水处理厂二期工程实际案例,主要对污水处理厂深度处理工艺方案
各省、自治区、直辖市(深圳市)注册建筑师管理委员会国务院有关部委主管部门: 为了完善一级注册建筑师的注册管理,根据《中华人民共和国注册建筑师条例》和《中华人民共和国
会议
【正】实习教学是高职院校实践教学环节的重要组成部分,对学生创新能力、综合素质等的培养起着重要的作用。分析实习过程中存在的问题,研究加强实习管理的对策,对提高实习教
通过文献研究认为,当前各类低碳减排技术的蓬勃发展,包括低碳发电技术、低碳型交通运输工具、新能源技术、碳捕捉与封存(CCS)技术、储能技术与太阳辐射管理(SRM)、二氧化碳消除(CD
水力发电具有发电过程无污染、成本低廉、优先上网等优势,已在世界各国发展成为主要的清洁能源发电形式。水电厂的安全运行直接关系到社会的安全稳定和经济的健康发展,对水电