管狀TiO2/層狀ZnFe2O4復合材料的制備及其可見光催化性能

吳 坤，孫 青，，張 儉，嚴 俊，潘方珍，馬俊凱，盛嘉偉，

(1.浙江工業大學 材料科學與工程學院，浙江 杭州310014; 2.浙江工業大學 溫州科學技術研究院，浙江 溫州325011; 3.浙江省地質礦產研究所，浙江 杭州 310008)

1 前 言

寬禁帶半導體TiO2具有穩定性好、無毒害、氧化能力強和低成本的特征，已在環境凈化領域被廣泛研究和關注[1-3]。然而，TiO2在實際應用中仍存在以下不足[4-6]：1) 銳鈦型TiO2的帶隙為3.2 eV，僅吸收紫外光(在太陽光中比例不足5%)，太陽光的利用率低；2) 光激發產生的載流子復合率高，量子效率低；3) TiO2粉體難以從懸浮液中沉降，回收利用困難。

為了解決上述問題，國內外學者嘗試以非金屬(N、B、S、F等)[7-11]、過渡金屬(V、Cr等)[12-13]或有機染料[14]對 TiO2進行摻雜改性，以解決其可見光利用率差或載流子復合率高的不足。但是隨著研究深入，發現摻雜改性后的TiO2在光降解污染物時，其光生空穴(h+)和光生電子(eˉ)的遷移仍集中在同一半導體上，而且TiO2中摻雜的非金屬原子在光催化反應過程中很容易流失[15]。其后窄帶隙半導體材料吸引了研究者的目光，將TiO2與窄帶隙半導體復合構建異質結，成為促進可見光吸收和載流子分離的有效方法。如SU等[16]結合靜電紡絲技術和水熱反應組裝了TiO2/CdS納米纖維復合材料，CdS的可見光敏化作用及異質結載流子輸運能力，使得該復合材料表現出良好的可見光催化活性。此外，為了增強TiO2的重復利用，XU等[17]將TiO2與磁性Fe3O4復合，制得的TiO2/Fe3O4復合催化劑可通過外磁場分離，有利于其回收利用。ZnFe2O4(Eg= 1.9 eV)是一種對可見光敏感的磁性光催化材料，具有制備工藝簡便、光穩定性好和磁性較強的優點，在外磁場作用下能夠實現定向移動，選擇具有可見光活性的磁性ZnFe2O4與TiO2復合有望同步解決TiO2載流子復合率高和可回收性較差的弊端。……