溶胶-凝胶法制备纳米YFeO3及其性能研究

1、答答 辩辩 人：人：学学 号：号：指导老师：指导老师：20122012届本科毕业答辩届本科毕业答辩目录目录 选题背景和现状分析选题背景和现状分析 选题意义选题意义 制备方法制备方法 实验工艺实验工艺 实验结果与讨论实验结果与讨论 总结总结选题背景和现状分析选题背景和现状分析 近年来，随着经济的高速发展，工业也在高速发展。然而，生态环境却遭到了严重的破坏，环境的污染对人类生存和可持续发展造成了严重的威胁 。因此，对环境的治理，维持生态环境的可持续发展已迫在眉睫。而光催化技术由于其在环境和能源方面的独特性质，引起了人们的广泛关注。环境保护所用催化剂通常有较高的催化活性，能将浓度本来很低的污染物经催

2、化转化为无毒物，能承受较高的作业负荷，以节约催化剂用量和治理污染的设备投资，能在室温或不太高的温度下作业，以减少治理污染所需的能耗。以传统的TiO2为代表的光催化剂仅能利用紫外光导致其应用受到限制，因此开发可见光响应的光催化剂成为了研究的热点 。选题意义选题意义 YFeO3作为一种稳定的窄禁带半导体(Eg=2.6 eV)，光谱吸收范围较宽，对光和热的稳定性很好，是很有潜力的新型的可见光光催化剂 。半导体材料的能带结构一般由填充电子、能量较低的价带和全空、能量较高的导带构成，价带和导带之间存在禁带。窄带隙半导体的禁带宽度一般小于3.0 eV，能够吸收可见波段的太阳光能量。 YFeO3在处理污水，

3、治理环境方面有很大的应用空间，而且研究也得到了飞速的发展。因此，利用溶胶-凝胶法制备YFeO3并研究其可见光光催化性能是非常有意义的。制备方法制备方法 具体的试样制备步骤： （1）用电子准确称量试剂：0.55g PVA、1.0467g硝酸铁、0.9923g硝酸钇、0.312g尿素，其中硝酸铁可适量多一点。 （2）将PVA置于100ml的烧杯中，加入50ml去离子水，60水浴加热搅拌，30min左右，直到PVA完全溶于水。 （3）将硝酸铁和硝酸钇分别溶于20ml的去离子水中，溶解后，先将硝酸铁溶液缓慢加入到PVA溶液中，再缓慢加入硝酸钇溶液，最后加入称量好的尿素，60恒温水浴，搅拌1h。制备方法

4、制备方法 （4）搅拌好之后，测pH约等于2，用保鲜膜封住烧杯口，并用针扎150-200个孔。 （5）放进85的恒温鼓风干燥箱内，至溶液烘干。 （6）烘干后取出，将试样转移到坩埚中，放进马弗炉内，进行500、600和700的煅烧，分别得到YFeO3-样品、YFeO3-样品和YFeO3-样品。 （7）将0.55gPVA换成0.4978g柠檬酸，用同样的方法进行合成，合成之后，用马弗炉进行500、600和700的煅烧，分别得到YFeO3-样品、YFeO3-样品和YFeO3-样品。 实验工艺实验工艺煅烧温度PVA硝酸铁硝酸钇尿素YFeO3试样表征光催化XRD光照时间溶胶-凝胶法SEMFT-IRDTAD

5、RS实验结果与讨论实验结果与讨论XRD表征表征： 1020304050607080 YFeO3-YFeO3-Intensitya.u2 JCPDS：39-1489 YFeO3-1020304050607080 YFeO3-YFeO3-YFeO3-(123)(121)(111)2 JCPDS：39-1489Intensitya.u 实验结果与讨论实验结果与讨论SEM表征表征： YFeO3-样品的样品的SEM电镜图电镜图 300nmYFeO3-样品的样品的SEM电镜图电镜图 300nm实验结果与讨论实验结果与讨论DRS表征：表征： 3004005006007008000123456 (1-R)2/

6、2RWavelength(nm) YFeO3-的漫反射吸收图谱的漫反射吸收图谱 300400500600700800012345 Wavelength(nm)(1-R)2/2R YFeO3-的漫反射吸收图谱的漫反射吸收图谱 实验结果与讨论实验结果与讨论DTA表征表征: 2004006008001000 DTA(mV)TemperatureYFeO3- YFeO3-50实验结果与讨论实验结果与讨论FT-IR表征: 400035003000250020001500100050080859095100 Wavenumber (cm-1)T (%) 23641589138011145594000350

7、0300025002000150010005005060708090100 T (%)Wavenumber (cm-1)31311621139711413450 YFeO3-的的FT-IR图谱图谱 YFeO3-的的FT-IR图谱图谱 实验结果与讨论实验结果与讨论光催化：光催化：020406080100120020406080100 YFeO3-YFeO3-YFeO3-Degradation rate (%)Irradiation time (min) 020406080100120020406080100 YFeO3-YFeO3-YFeO3-Degradation rate (%)Irradiation time (min) 总结总结本文的主要结论有：（1）采用溶胶凝胶法成功合成了平均粒径在85nm左右得钙钛矿结构的YFeO3样品；（2）YFeO3样品的平均粒径为85nm，总体分散均匀，略有团聚；（3）以PVA作为分散剂和以柠檬酸作为分散剂制备得到的YFeO3样品均在400nm-600nm之间呈现出一个很好的吸收性，并且在700nm之后吸收逐渐变得缓慢；总结总结（4）不管是以PVA作为分散剂还是以柠檬酸作为分散剂制备得到的样品均