CoFe2O4, CoFe2, CoFe2/CoFe2O4磁性粒子合成與光催化應用

馬永青，孫筱雨，祝 翔，阮奕然

(安徽大學 物理與材料科學學院，安徽 合肥 230601)

用水熱法結合溶膠凝膠法制備4種磁催化劑材料，并用X射線衍射、透射電子顯微鏡、超導量子干涉儀和紫外-可見譜儀研究它們的結構、形貌、磁性及對污染物亞甲基藍的催化降解性能，目的是獲得具有強磁性的催化劑材料，便于水處理后的回收利用.4種磁載催化劑材料中，催化性能最好的樣品在150 min內能去除水中84%的亞甲基藍污染物；CoFe2/TiO2有較高的降解效率(72%)，且有很好的磁分離能力.分析認為，催化性能與粒子大小、界面成分、結晶性、TiO2與磁性粒子的比例有關，是多種因素的協同效應.

磁性粒子；TiO2；光催化；磁分離

TiO2是光催化劑中的標桿材料，它無毒、化學穩定性好、價格低廉，廣泛應用于污水有機污染物降解[1-5]、分裂水制氫[6]和自清潔[7-9]等領域.銳鈦礦TiO2是一種氧化物半導體，其帶隙寬度約3.2 eV.當用能量大于帶隙寬度的光子輻照TiO2時，TiO2晶體就產生電子空穴對.光生空穴與水或OH-反應產生羥基自由基OH·，光生電子與O2反應生成超氧自由基O2-·.這些自由基具有很強的氧化能力，它們與有機污染物反應，使污染物降解成無毒的CO2和水.

TiO2粒子很小，但具有較大的比表面積，從而表面有更多的活性位置，更有利于光催化降解.另一方面，小粒子在水中難以重力沉降，不利于分離，從而造成二次污染.為解決這一問題，研究人員嘗試用玻璃纖維[10]、聚合物[11]等固定TiO2.然而，這種固定方法往往使TiO2的光催化性能降低[12]，另一種……