毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
1. 研究背景
当今社会处于高速发展的阶段，科学技术的进步创造了巨大的财富，但是同时也带来了能源危机和环境污染的问题。全球性能源危机和环境污染问题已经引起世界各国广泛关注，农业生产中化肥和农药的大量使用，对水和土壤造成了污染；工业三废不仅严重污染了环境，工业废水中的重金属更是容易富集在生物体中，威胁人类的健康，阻碍了经济和社会的可持续发展。半导体光催化氧化技术被认为是最有前途的环境治理技术之一，半导体光催化技术作为一种绿色环保的新技术，其在污染物处理方面具有诸多优点，如：降解没有选择性，能够避免二次污染；降低能量和原材料的消耗；光催化剂具有廉价、无毒、稳定，以及可重复利用等特点。 因此，其在抗菌、防腐、净化空气、改善水质及优化环境等方面具有巨大的社会效益和经济效益[1-3]。
自1972年Fujishima和Honda首次发现TiO2单晶电极在常温下可以光分解水，TiO2作为一种新型的光催化材料为科研工作者提供了一个广阔的研究空间。Fujishima等研究了半导体颗粒光解芳香化合物的工作，在半导体颗粒光催化降解水中污染物方面进行了开拓性的工作，使半导体材料在环境净化方面的研究与应用得到了迅猛的发展。然而，经过30多年深入的研究，TiO2光催化技术仍难以实现高效廉价太阳能转化，其主要的原因是以TiO2为代表的一系列半导体光催化剂一般具有较大的禁带宽度。TiO2的光学带隙为 3.2eV，只能利用到波长小于 400nm 的紫外光，无法充分利用占太阳光谱约 43%的可将光波段的能量。因此开发能充分吸收太阳光可见光波段可见光响应型窄带隙半导体成为了当今研究的重点[4-6]。
窄带隙半导体光催化材料是指禁带宽度小于3.0eV，能够吸收太阳光能量中的可见光的半导体材料。铁酸盐材料作为一种典型的窄带隙半导体材料，具有良好的磁学、吸波、催化性能以及高化学稳定性、制备工艺简单等优点，使其广泛应用于广播通信、信息储存、电子工业、农业及医疗、仪表工业、航天航空、自动控制、催化合成和医药生物等诸多领域[7]。CaFe2O4是一种带隙宽度约为1.9eV 的p型窄带隙半导体光催化材料[8]，可以充分利用全波段的太阳光降解有机物或水解产氢[9]。窄带隙半导体CaFe2O4已成为材料学、化学和环境学等领域的研究热点。
2.窄带隙半导体CaFe2O4的制备方法
CaFe2O4的制备方法有很多，主要有固相合成法、液相燃烧法以及溶胶-凝胶法等[10]。
2.1固相法合成CaFe2O4
固相合成法是最常用、最传统的一种制备复合氧化物的方法。指将金属盐或金属氧化物按一定比例充分混合、研磨后煅烧，原料发生固相反应，直接或再经过研磨得到所需材料的制备方法。传统的固态反应合成CaFe2O4以Fe2O3和CaCO3为起始物，将这两种粉末混合，然后在1100℃的温度下。加热两个小时，即可得到CaFe2O4。传统的固态合成过程是非常缓慢的，它需要在相对较高的温度下长时间的暴露[11]。此种方法制备工艺简单，产量大适用于大规模的制备CaFe2O4。其缺点是耗能高、效率低、产品不够细致，易引入杂质等。如何降低能耗提高产品质量成为研究的新方向。
2.2液相燃烧法(SCS) 制备CaFe2O4
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