0 引言
工业污染日趋严重, 有机污染物中含有苯类、酚类、蒽醌类及杂环类等不易被降解的污染物。工业废水中有机污染一直都是处理废水中的难点, 同时也成为了现在国内外水污染治理急需解决的一大难题[1]。
尖晶石型铁氧体是一种功能很多的半导体材料, 尤其是一种重要的磁性材料。尖晶石型铁氧体具有良好的物理和化学性质, 它在磁学性能、气敏性能、吸附性能和光催化性能等方面都具有很好的应用[2,3]。尖晶石型Cu Fe2O4的纳米级超微粉体在光学性质、热学性质、电学性质、磁学性质等众多方面展现出许多新型的特性[4]。
尖晶石型Cu Fe2O4多孔级纳米纤维未见报道, 本文采用静电纺丝技术制备了Cu Fe2O4多孔级纳米纤维。并以感光废液为降解物研究了Cu Fe2O4多孔级纳米纤维的光催化性能。
1 实验部分
1.1 XRD分析
图1为复合纤维在750℃煅烧10h后产物Cu Fe2O4的XRD图谱。从图中可以看出, Cu Fe2O4的衍射峰 (1 0 1) 、 (1 22) 、 (2 0 0) 、 (2 2 0) 、 (2 1 1) 、 (3 2 1) 、 (2 2 4) , 与标准图谱PDF 34-425相一致。经过比对可知, 750℃下煅烧产物产生了杂相, 经Search-Match分析, 发现少量杂相为Fe3O4, 这是因为煅烧温度不够高, 晶体没有足够的结晶动力, 晶体生长不完全所致。样品大部分都形成了Cu Fe2O4多孔级纳米纤维。
1.2 FE-SEM分析
图2为复合纤维在800℃焙烧后的样品的FESEM照片。从图2可以看出:纤维由平均粒径80nm的颗粒叠加而成, 表面呈现多孔结构, 平均孔径10nm, 纤维平均直径为180nm, 长度大于500μm, 由电镜照片可知样品为长径比较大的Cu Fe2O4多孔级纳米纤维。
2 光催化性能实验
2.1 催化剂投入量的影响
将经过750℃煅烧所得的Cu Fe2O4多孔级纳米纤维, 投入量分别为0.2g/L、0.5g/L、1.0g/L、1.5g/L对稀释了300倍的感光废液进行降解。降解效果如图3所示。
由图3可知Cu Fe2O4多孔级纳米纤维投入量为0.2g/L-0.5g/L时, 降解率逐渐增加时, 当继续增加Cu Fe2O4多孔级纳米纤维投入量, 光催化效果降低。这可能是因为当其浓度较小时, 随着Cu Fe2O4颗粒增多时, 更多的光子被吸收, 从而光催化降解反应速率变小, 当催化剂浓度增大时, 则会因悬浮的Cu Fe2O4多孔级纳米纤维过多, 引起光的散射作用增强致使辐射光强度在溶液中明显衰减, 使光激发的空穴数目减少, 从而降低光催化剂的降解速率。从实验可以看出4h时当Cu Fe2O4投入量为0.5g/L的降解率为85.01%, 对感光废液的降解率最高;此时COD去除率最低, 所以0.5g/L的为最佳Cu Fe2O4多孔级纳米纤维投入量, 此时COD值为105mg/L, 低于国家的120mg/L的COD排放标准。
3 结语
结果表明, 当750℃煅烧得到的尖晶石型Cu Fe2O4多孔级纳米纤维, 其投入量为0.5g/L, 经过4h紫外灯照射, 感光废液降解率为85.01%。
摘要：本课题以PVP、硝酸铜、硝酸铁等为原料, 采用静电纺丝技术, 成功制备出尖晶石型CuFe2O4多孔级纳米纤维。利用XRD和SEM等分析手段对多孔级纳米纤维进行了表征。以感光废水为降解物, 考察了样品对光催化效果的影响。结果表明, CuFe2O4多孔级纳米纤维对感光废液具有较好的降解率。
关键词：CuFe2O4多孔级纳米纤维,感光废液,光催化
参考文献
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[2] Tang J W, Zou Z G, Yin J, etc.Photocatalytic degradation of methylene blue on Ca In2O4 under visible light irradiation[J].Chem.Phy.Lett, 2003, (382) :175-179.
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[4] 邵海成.铁氧体纳米粒子的制备及表征[D].武汉:武汉理工大学, (硕士学位论文) , 2005:23-24.