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尖晶石结构的铁氧体材料作为一类重要的功能材料,由于其独特的光、电、磁等性能,在介电、传感、发光、超导、磁性材料、催化、生物和医药等领域占有重要的地位,并因为其良好的耐酸碱、耐高温的化学稳定性而备受关注。目前的研究主要集中在形貌、粒径大小的控制,以及掺杂和表面改性等方面,制备了系列具有特殊功能的尖晶石型纳米材料。
本文采用了成核一晶化隔离法和还原氧化法相结合的方法,实现了尖晶石型铁氧体纳米材料的低温一步制备,在此基础上实现了原子水平上的掺杂,制备除了多元磁性铁氧体纳米材料及复合金属氧化物/碳纳米管复合材料,并将合成材料作为光催化剂考察其催化性能。
(1)制备CoxZn1-xFe2O4可见光催化剂,通过各种表征手段研究C0o2+掺杂对合成样品的结构、形貌和催化性能的影响,通过调变Co2+掺杂量实现对合成样品的粒径、比表面积、禁带宽度及其磁学性能的控制。将催化剂产品应用于可见光条件下亚甲基蓝的降解反应,重点研究不同Co2+掺杂量对合成样品的光催化活性和光催化效率的影响。
(2)引入活性组分Cu2+,制备不同Cu2+掺杂量的多元磁性铁氧体纳米材料CuxCo1-xFe2O4催化剂,通过表征手段研究发现,适量的Cu2+引入后合成样品仍然维持尖晶石晶型,而过量Cu2+的引入(x≥0.6)则使得钴铁尖晶石晶格发生畸变,易于杂晶相的生成。将所制备的催化剂应用于对苯酚的室温下降解反应,考察其催化性能,研究Cu2+掺杂量对催化性能和磁学性能的影响。
(3)对CNTs进行表面修饰,引入活性基团,制备CNTs和ZnFe2O4不同质量比的ZnFe2O4/CNTs复合材料,合成的复合材料中ZnFe2O4纳米粒子均匀地负载在CNTs表面,分散度得到了明显提高。将制备的ZnFe2O4/CNTs复合材料应用于可见光条件下亚甲蓝的降解反应,考察其光催化性能,研究不同ZnFe2O4/CNTs质量比对复合材料对光催化性能的影响。