MoO3/Fe2O3微纳米材料的制备及其光催化性能

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MoO3作为一种n型半导体,其禁带宽度为2.83.2eV,具有无毒,廉价等特点,因此MoO3在光催化领域具有广泛的应用。但其粒子小,难回收,容易造成二次污染。若将MoO3负载到磁性微纳米颗粒上,即可利用其磁性实现对催化剂的回收。本文以γ-Fe2O3为磁核,合成γ-Fe2O3@MoO3和γ-Fe2O3@SiO2/MoO3复合纳米材料。以亚甲基蓝为目标降解物,研究催化剂的光催化性能和磁性。采用X射线衍射光谱(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和振动样品磁强计(VSM)等一系列表征手段对样品的组成、形貌、性能进行研究。研究结果如下:(1)通过溶剂热法结合煅烧过程制备了γ-Fe2O3@MoO3复合材料。在制备过程中,亲水性碳层作为Fe3O4和[Mo(NH36]6+的链接纽带。利用多种表征手段研究了煅烧温度对复合材料磁性、光催化性能和中间杂质相的影响。结果表明:经不同温度煅烧后的催化剂均显示出良好的光催化活性。此外,经400℃煅烧后得到的γ-Fe2O3@MoO3催化剂具有良好的磁响应性能和循环稳定性。煅烧温度升高,形成Fe2(MoO43杂质相,降低材料的磁性能和光催化活性。γ-Fe2O3@MoO3光催化活性的提高主要是由于杂质能级的产生和MoO3与γ-Fe2O3半导体间能级差的影响,促进了光生电子空穴对的高效分离。(2)采用改进的St?ber法在γ-Fe2O3@MoO3核壳结构光催化剂中引入SiO2中间层,制备出γ-Fe2O3@SiO2@MoO3磁性光催化剂。通过磁性测试和光催化实验研究SiO2中间层对材料磁性、光催化性能的影响。(3)通过溶剂热法合成Fe3O4微纳米粒子,再采用改进的St?ber法将SiO2包覆在Fe3O4的表面形成Fe3O4@SiO2核壳材料。随后,使用钼酸铵作为前驱体,通过蒸发溶剂结合煅烧过程获得γ-Fe2O3@SiO2/MoO3磁性光催化剂。通过一系列的表征手段研究MoO3形貌对于材料光催化性能的影响。结果表明,MoO3含量的增加致使MoO3的形貌发生改变。同时,随着MoO3含量的增加,光催化剂的比表面积增加,光催化活性提高。
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