毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
一 研究意义
纳米材料是近几年来研究受到越来越多人的关注。其中半导体纳米材料引其独特的性质和各种量子效应,在光学、磁学、电子学、催化等领域有着其特有的应用价值,因此对人们的生活生产有着重要的意义。80年代以来,半导体纳米材料的研究已逐渐成为凝聚态物理学中的一个新热点。
α-氧化铁在铁的氧化物中是最稳定的一种化合物, 其带隙宽度较窄, 仅为2. 2 eV. 在可见光区具有很强的光吸收能力, 能吸收约30%的太阳光能, 且具有耐光性和耐热性 . 纳米α-氧化铁晶体因其性质稳定、来源丰富、成本低廉且无毒性等优点引起了人们的格外关注, 在光催化、隐身材料、颜料制备、气敏传感器, 以及光电化学器件等领域显示出广泛和诱人的应用前景, 而且是制备α-氧化铁(α-氧化铁常用作磁记录材料)的原料 。α-氧化铁是重要的陶瓷气敏材料及其他多种功能陶瓷的原材料, 利用其纳米粉末的大比表面积及高化学活性, 还可以作为高效催化剂 . 近年来, 氧化铁在污水处理和净水方面的应用研究也日益受到重视. 过去几年, 纳米氧化铁的合成及性质研究是纳米材料领域的一个研究热点.
二α-氧化铁纳米材料在光催化领域的研究进展
α-氧化铁具有含量丰富、对环境的无害以及很窄的禁带宽度(有很强的可见光吸收)等优点。这些都使α-氧化铁被广泛的应用于很多领域。尤其是在光催化领域, α-氧化铁已经引起了越来越多的兴趣,对其在光催化制氧和降解污染物方面的研究也有了很大进展。
Elijah Thimsen等制备了氧化铁薄膜电极,并且在氧化铁薄膜上负载了金纳米颗粒,通过贵金属等离子体效应提高了光解水的效率,但是效率的提高仅发生在金属颗粒负载到氧化铁半导体材料和电解液的界面处。通过研究还得出,少数载流子向电极的输运是阻碍体系获得更高效率的最大因素。Kevin Sivula等使用一种液相胶体方法在导电玻璃上制备了蠕虫状多孔氧化铁薄膜。由于这种多孔结构能够有效减小载流子由体内到表面的传输距离,减少了载流子在体内的快速复合,从而使水分解光电流有很大的提高。Ricardo H. Goncalves等使用磁性胶体纳米晶作为前驱体制备出了纯相的氧化铁多孔薄膜,并且也表现出非常高的光电流,这与高温下薄膜表面的钝化和纹理柱状微结构有关。YichuanLing等制备了一种Sn掺杂的α-氧化铁薄膜,将其做成电池阳极,可利用太阳能将水分解。这些研究说明氧化铁在光解水制氧方面具有极大的潜力。
JingSanXu等制备的由纳米片组成的分等级的空心α-氧化铁微球有很好的光催化降解水杨酸的活性。Xim Li等通过无模板水热法制备了空心纺锤形α-氧化铁,光催化实验表明这种材料对苯酌具有很快的降解速率。两个课题组都做了非空心结构样品的光催化对比实验,实验结果表明空心结构的样品具有最好的光催化活性。这是由于空心结构有更大的比表面积能提供更多的活性位点,同时空心结构的内部空间能够为污染物分子提供一个存储空间有利于增加更多的反应几率。Luping Zhu等制备出了多孔花状氧化铁分等级结构,Suyuan Zeng等制备了不同与前者的多孔氧化铁纳米花,光催化实验表明这两种结构的氧化铁样品都能有效的降解罗丹明B,高的光催化活性应归结于样品特殊的多孔结构。但是,这些氧化铁样品的光催化实验都是在全光照射下进行的,对于可见光光催化活性并没有进行测试。
虽然对氧化铁在光催化方面的研究有了很大的进展,但是与传统的光催化材料相比,氧化铁的光催化活性仍然较低。从上面的介绍中可知,氧化铁的结构和形貌对其光催化活性有非常大的影响,因此制备不同形貌的氧化铁并对其光催化性能进行研究具有重要的意义。
三 选题意义及研究内容
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