研究目的
合成并表征Co2?取代的ZnCuFe?O?铁氧体,以研究其在可见光和阳光下降解亚甲基蓝染料的光催化性能。
研究成果
在ZnCuFe2O4铁氧体中用Co2+进行替代可增强其结构、磁性和光催化性能,其中Co0.5Cu0.5Fe2O4在阳光下对亚甲基蓝的降解率达到91%。这些铁氧体具有磁性且可重复使用,使其在水处理应用方面极具前景。
研究不足
该研究仅限于特定的Co2+取代水平(0.0至0.5),并使用亚甲基蓝作为唯一的模型染料;未测试其他污染物或条件。合成方法可能导致团聚,影响形貌和性能。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用自燃法合成材料,通过XRD、SEM、EDAX、UV-DRS、FT-IR和VSM进行表征。光催化测试在可见光和太阳光下进行,以亚甲基蓝为模型染料。
2:样品选择与数据来源:
样品为Zn0.5?xCoxCu0.5Fe2O4铁氧体(x=0.0~0.5),由分析纯试剂直接合成未经进一步提纯。
3:5?xCoxCu5Fe2O4铁氧体(x=0~5),由分析纯试剂直接合成未经进一步提纯。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括X射线衍射仪(西门子D-500)、SEM和EDX(日本电子JSM-6360)、FT-IR光谱仪(日本分光Jasco FT-IR-4600型A)、UV-DRS-NIR分光光度计(Jasco V-770)、VSM以及配备125W可见光源的光反应器。材料包含硝酸锌、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、氨水、尿素和亚甲基蓝。
4:0)、SEM和EDX(日本电子JSM-6360)、FT-IR光谱仪(日本分光Jasco FT-IR-4600型A)、UV-DRS-NIR分光光度计(Jasco V-770)、VSM以及配备125W可见光源的光反应器。材料包含硝酸锌、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、氨水、尿素和亚甲基蓝。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:合成过程包括溶解硝酸盐和尿素、用氨水调节pH至9.0-9.5、加热形成凝胶、自燃及800°C烧结。光催化测试将50mg催化剂溶于50mL亚甲基蓝溶液,避光搅拌30分钟后光照,定时取样并通过紫外-可见分光光度计分析。
5:0-加热形成凝胶、自燃及800°C烧结。光催化测试将50mg催化剂溶于50mL亚甲基蓝溶液,避光搅拌30分钟后光照,定时取样并通过紫外-可见分光光度计分析。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用Debye Scherrer公式计算晶粒尺寸,Langmuir-Hinshelwood模型分析动力学,论文详述了带隙、磁性能及COD去除率的测定方法。
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X-ray diffractometer
D-500
Siemens
Used to identify crystal structures of the ferrites by analyzing X-ray diffraction patterns.
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SEM and EDX
JSM-6360
Jeol
Employed for morphological and elemental analysis of the synthesized ferrites.
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FT-IR spectrometer
FT-IR-4600 type A
Jasco
Used to record FT-IR spectra of the ferrites via KBr pellet formation to study metal-oxygen bonding.
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UV-DRS-NIR spectrophotometer
V-770
Jasco
Measured ultraviolet-visible absorption spectra to determine band gap and optical properties.
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Vibrating sample magnetometer
Used for magnetic measurements at room temperature to determine coercivity, saturation magnetization, etc.
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Photo-reactor
Used for photocatalytic degradation experiments under visible light and sunlight.
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UV-visible double beam spectrophotometer
Analyzed the decrease in concentration of methylene blue aliquots by scanning at 664 nm.
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