论文摘要：Fe-N化合物的制备以及磁性能和光催化性能研究

 

半导体光催化材料是指在光照下可以连续产生光生电子-空穴对并且用于氧化还原反应的一类催化材料，在环境治理以及新能源的开发领域具有广阔的应用前景。磁性可回收光催化剂是光催化材料的一个重要的分支，不但解决了光催化剂的回收再利用问题以降低成本，还能有效的促进光催化剂在液相中的分离以提高反应速率。良好的稳定性和本征磁性使铁氮基光催化剂成为一种非常有潜力的新型可见光波段的磁性可回收光催化剂。能否合成制备出具有稳定良好的光催化活性的铁氮基光催化材料是决定其能否在实际中应用的关键。

本文利用液相还原法合成了具有核壳结构的Fe纳米链，在还原Cr（Ⅵ）的实验中90 % 的Cr（Ⅵ）在10 min内被纳米Fe还原，超过99%的Cr（Ⅵ）在30 min内被还原，纳米Fe展现出良好的还原活性。采用氨气氮化具有高表面活性的纳米铁的方法成功制得一系列铁氮化合物。利用X射线衍射、透射电子显微镜和X射线吸收精细结构等分析方法确定了铁氮化合物的组成和微观形貌。

文章最后分析了铁氮化合物在可见光（λ>420 nm）下的分解水产氢和降解染料的能力。实验结果表明，含有λ-Fe4N相的铁氮化合物具有稳定良好的可见光光催化分解水产氢和降解染料活性，其中γ’-Fe4N为主要组成的样品的产氢能力每10 h最高可达298.4 μmol/g，含有γ’-Fe4N相的Fe-N化合物展现出稳定良好的可见光光催化降解染料的活性，在300 W氙灯照射下（λ>400 nm），150 min后罗丹明B溶液（0.02 mmol/L）降解率达70 %。

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