Fe2O3光催化材料研究进展

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光谱纯三氧化二铁

光谱纯三氧化二铁光谱纯三氧化二铁全称为纳米级红铁矿α-Fe2O3。

它是一种重要的无机功能材料，具有广泛的应用前景。

本文将就光谱纯三氧化二铁的物理性质、合成方法以及应用进行详细介绍。

光谱纯三氧化二铁的物理性质主要包括晶体结构、磁性、光学性质和电学性质等。

光谱纯三氧化二铁的晶体结构为红铁矿结构，即正交晶系，空间群为Pnma。

红铁矿结构是一种六配位结构，每个铁离子与六个氧离子形成八面体配位。

光谱纯三氧化二铁的磁性主要表现为反铁磁性，即在不加外磁场的情况下，铁离子具有自旋有序排列。

光谱纯三氧化二铁的光学性质主要表现为宽能带隙半导体特性，其能带隙约为2.1-2.2 eV。

在可见光谱范围内，光谱纯三氧化二铁呈现出特征的吸收峰。

光谱纯三氧化二铁的电学性质主要表现为固体电子传导特性，其导电性与掺杂、载流子浓度和结构缺陷等有关。

光谱纯三氧化二铁的合成方法较多，常见的有水热法、溶胶-凝胶法、底物法和沉淀法等。

其中，水热法是一种简单有效的制备方法。

一般情况下，水热法合成光谱纯三氧化二铁时，常采用铁盐（如铁氯化物）和碱（如氢氧化钠）为原料，在水热条件下反应得到产物。

水热法制备的光谱纯三氧化二铁具有纳米级尺寸，具有较高的比表面积和优异的性能。

光谱纯三氧化二铁具有广泛的应用前景。

首先，光谱纯三氧化二铁在环境领域中可以作为一种优良的吸附剂，用于水处理和废气治理等方面，能够高效去除废水中的有害物质。

其次，光谱纯三氧化二铁还可用于电化学储能器件和光催化剂等领域中，发挥其优异的电学和光学性能。

同时，光谱纯三氧化二铁也具有生物医学应用的潜力，可用于药物传输、磁共振成像和热疗等方面。

总的来说，光谱纯三氧化二铁是一种具有重要应用前景的无机功能材料。

它具有特殊的物理性质，其合成方法较多且多为简单有效的制备方法。

光谱纯三氧化二铁在环境领域、能源储存领域和生物医学领域等方面都有广泛的应用。

未来，随着科技的不断发展，光谱纯三氧化二铁的应用前景将更加广阔，有望在更多领域展现其巨大价值。

氧化型光催化剂、还原型光催化剂

氧化型光催化剂、还原型光催化剂氧化型光催化剂和还原型光催化剂是当今研究领域中备受关注的两大类光催化材料。

它们在光催化反应中发挥着重要的作用，具有广泛的应用前景。

本文将分别从氧化型光催化剂和还原型光催化剂的定义、特点、应用以及未来发展方向等方面进行探讨。

氧化型光催化剂是指在光照条件下能够促进氧化反应进行的材料。

其特点包括具有良好的光吸收性能、高的光催化活性以及稳定性等。

常见的氧化型光催化剂包括二氧化钛（TiO2）、氧化铁（Fe2O3）等。

这些催化剂在水处理、空气净化、光合成等方面具有重要的应用，能够有效地降解有机污染物、杀灭细菌等。

而还原型光催化剂则是指在光照条件下能够促进还原反应进行的材料。

这类催化剂具有优异的光催化性能，能够有效地催化二氧化碳还原、水分解等反应。

常见的还原型光催化剂包括金纳米颗粒、银纳米颗粒等。

这些催化剂在人工光合作用、二氧化碳减排、能源转化等方面具有重要的应用潜力。

除了上述的定义和特点外，氧化型光催化剂和还原型光催化剂在应用领域上也有所不同。

氧化型光催化剂主要应用于有机废水处理、有机污染物降解等环境领域，而还原型光催化剂则主要应用于二氧化碳还原、水分解等能源领域。

这两类光催化剂在不同领域的应用为实现环境治理、能源转化等目标提供了重要的技术支持。

未来，氧化型光催化剂和还原型光催化剂的发展方向主要包括提高光催化活性、增强光吸收性能、提高稳定性等方面。

通过设计新型的催化剂结构、调控材料表面性质等手段，可以进一步提高光催化剂的性能，拓展其应用范围。

此外，还可探索多功能复合型光催化剂，实现多种催化反应的协同进行，提高催化效率。

氧化型光催化剂和还原型光催化剂作为当今研究领域中备受关注的两大类光催化材料，具有重要的应用潜力。

通过不断地优化材料结构、提高催化性能，这两类光催化剂将在环境治理、能源转化等领域发挥更加重要的作用，为实现可持续发展目标做出贡献。

希望未来的研究能够进一步推动光催化技术的发展，为构建清洁、美丽的生态环境提供更多有力的支撑。

铁电材料光催化活性的研究进展

铁电材料光催化活性的研究进展吴化平;令欢;张征;李研彪;梁利华;柴国钟【摘要】Photocatalytic technology is considered to be the most promising treatment technology of environmental pollution. In this technology, the electronhole pairs generated by the light-responsive materials under sunlight irradiation will produce the oxidation-reduction reactions with the outside world. At present, there are still a series of problems needed to be solved in the photocatalytic technology, among which the recombination of photogenerated electron-hole pairs is a very important limitation. In recent years, the ferroelectric materials have attracted much attention as a new type of photocatalyst because the spontaneous polarizations of ferroelectric materials are expected to solve the recombination problem of electronhole pairs in the catalytic reaction process. However, there are no systematic analyses of the specific mechanisms for ferroelectric materials. In this paper, we review the effects of ferroelectric polarization of ferroelectric materials on photocatalytic activity from three aspects. Firstly, the polarization can give rise to depolarization field and band bending, thereby affecting the separation rate of electron-hole pairs, and speeding up the transmission rate. Therefore, in the first part, the effects of depolarization field and energy band bending on catalytic activity are sum-marized. This can conduce to understanding the influence of polarization on catalytic activity more clearly from the intrinsic mechanism. Next, the built-in electric field induced by the polarization of ferroelectric materialcan increase the separation rate of photogenerated carriers and improve the catalytic activity. However, the static built-in electric field easily leads to free carrier saturation due to the electrostatic shielding, which reduces the carrier separation rate. Thus, in order to eliminate the electrostatic shielding, the effects of three external field including temperature, stress (strain) and electric field, which can regulate polarization, on the separation of electronhole pairs and photocatalytic activity are summarized in the second part. Finally, detailed discussion is presented on how to exert effective external fields, such as strain, temperature, and applied electric field, and how to study the force catalysis or temperature catalysis under the no-light condition according to the piezoelectricity effect and pyroelectric effect of ferroelectric material in the last part.%光催化技术被认为是最有前景的环境污染处理技术,这就使得光催化剂材料备受瞩目.近年来,铁电材料作为新型光催化剂材料受到人们越来越多的关注,其原因在于铁电材料特有的自发极化有望解决催化反应过程中的电子-空穴对复合问题,进而提高光催化活性.本文从两个方面对铁电极化如何影响光催化进行综述:一方面,从铁电极化入手归纳总结其对电子-空穴对分离的影响,进而更深入地从极化引发的退极化场和能带弯曲两个部分来阐述具体的影响机理;另一方面,为了消除静电屏蔽,分别从温度、应力(应变)、电场三个外场因素调控极化入手,归纳总结外场调控极化对电子-空穴对分离的影响,进而影响光催化活性.最后对该领域今后的发展前景进行了展望.【期刊名称】《物理学报》【年(卷),期】2017(066)016【总页数】11页(P305-315)【关键词】铁电材料;铁电极化;外场调控;光催化【作者】吴化平;令欢;张征;李研彪;梁利华;柴国钟【作者单位】浙江工业大学机械工程学院, 特种装备制造与先进技术教育部/浙江省重点实验室, 杭州 310014;浙江工业大学机械工程学院, 特种装备制造与先进技术教育部/浙江省重点实验室, 杭州 310014;浙江工业大学机械工程学院, 特种装备制造与先进技术教育部/浙江省重点实验室, 杭州 310014;浙江工业大学机械工程学院, 特种装备制造与先进技术教育部/浙江省重点实验室, 杭州 310014;浙江工业大学机械工程学院, 特种装备制造与先进技术教育部/浙江省重点实验室, 杭州310014;浙江工业大学机械工程学院, 特种装备制造与先进技术教育部/浙江省重点实验室, 杭州 310014【正文语种】中文光催化技术被认为是最有前景的环境污染处理技术,这就使得光催化剂材料备受瞩目.近年来,铁电材料作为新型光催化剂材料受到人们越来越多的关注,其原因在于铁电材料特有的自发极化有望解决催化反应过程中的电子-空穴对复合问题,进而提高光催化活性.本文从两个方面对铁电极化如何影响光催化进行综述:一方面,从铁电极化入手归纳总结其对电子-空穴对分离的影响,进而更深入地从极化引发的退极化场和能带弯曲两个部分来阐述具体的影响机理;另一方面,为了消除静电屏蔽,分别从温度、应力(应变)、电场三个外场因素调控极化入手,归纳总结外场调控极化对电子-空穴对分离的影响,进而影响光催化活性.最后对该领域今后的发展前景进行了展望. 随着社会经济活动的日益迅速发展以及人口数量的急剧增加,污染问题和能源匿乏问题日趋严重,环境问题成为威胁人类生存的重大问题.光催化技术的出现使得这一亟待解决的问题出现曙光.光催化技术是利用光响应材料吸收太阳光来产生电子-空穴对,从而与外界发生氧化-还原反应的技术.1972年Fu jishima和Honda[1]首次提出TiO2能够在紫外光的照射下将水分解为氢气和氧气,从而开拓了利用TiO2的光催化性质解决环境污染问题的新思路[2−5].但是,多年的发展研究表明,由于TiO2的带隙较宽(约3.2 eV)[6],只在紫外光范围有响应,因而很难高效利用和转化太阳能.因此,探索新型的半导体光催化剂材料尤为必要.伴随着铁电材料的研究热潮,铁电材料作为一种新型光催化剂材料受到越来越多的关注.长期以来,铁电材料因其特有的自发极化性质在电容器、压电传感器、存储和微驱动器等方面被广泛应用.传统意义上,铁电绝缘体和半导体是泾渭分明的两种材料,但近年来研究者们对铁电材料做了一些改进,使得其具有类似半导体的性质.Grosso 等[7]在2004年首次提出铁电材料在光催化方面的应用潜力,随后的研究主要集中在铁电材料的比表面积[8]以及禁带宽度[9,10]等对光催化活性的影响上.目前光催化技术有一系列的问题还有待解决,其中光生电子-空穴对的复合是一个非常重要的限制.而最近几年的研究发现,铁电材料内部的自发极化可拉开光生电子-空穴对,从而减少其复合概率,进而提高光催化活性[11,12]和光电转化效率[13−16].目前,铁电材料虽是热点光催化剂材料,但鲜有对其具体影响机理进行系统地归纳和分析.因此,为了清晰地认识铁电材料的自发极化对光催化过程的影响,本文分别从极化和外场调控极化两个方面着手:一方面,从极化引起的退极化场和能带弯曲深入分析其对电子-空穴对的影响;另一方面从调控极化的三个外场因素深入分析其对电子-空穴对的影响,进而影响光催化活性的机理进行了归纳综述;并对该领域未来的应用前景进行了展望.铁电材料的自发极化是指晶胞中的原子构型使得正负电荷中心沿晶体某个特殊方向发生相对位移,形成电偶极矩,整个晶体在该方向上呈现极性.通常情况下,铁电体内部存在许多小的极化区域,每个小区域内电偶极子极化沿同一方向排列,称为畴,而每个畴内电偶极子方向不同.当铁电材料被光激发时,其内部将产生光生电子-空穴对,电子-空穴对在其自发极化驱动下进行分离,并能有效地迁移至催化剂表面,减小在此过程中的电子-空穴对的复合率.光生空穴和电子分别具有氧化、还原性,可分别与吸附在催化剂表面的物质发生氧化还原反应,进行能量交换,发生后续反应.铁电材料的极化性质对材料表面的化学反应有非常深远的影响[17,18].基于以上讨论分析,一些研究者也做了相关工作.文献[19,20]将Na+掺杂进KNbO3形成Na1−xKxNbO3混合粉末,并用电晕极化法引发粉末状铁电材料的极化,该极化可对所有类型的铁电光催化材料施加内建电场.他们先从理论上对混合体的铁电性进行了分析,如图1(a)所示,黄色箭头所指为极化方向,使得材料上表面带正电荷,下表面带负电荷,在光照下可产生光生电子;如图1(b)所示,电滞回线证明了不同Na+掺杂量的Na1−xKxNbO3混合粉末的铁电性;如图1(c)所示,当Na+掺杂量为0.5 mol时,极化强度最大,表明Na0.5NbO3的铁电性达到最好.为了验证以上理论的正确性,他们做了以下实验,如图1(d)所示,可以明显看出进行电晕极化处理的Na1xKxNbO3的析氢率(红色曲线)比未进行电晕极化处理的Na1xKxNbO3的析氢率(黑色曲线)要高,并且在Na+掺杂量为0.5 mol时析氢率最高.这就验证了理论的正确性.图1(e)中是对电晕极化前(黑色)后(红色蓝色)的Na0.5NbO3析氢量的对比,红色和蓝色曲线明显比黑色曲线的析氢量多,并且表明光照方向向前时,光接触带正电荷表面,铁电性最好的Na0.5NbO3析氢量最多.以上分别从理论和实验上充分证明了铁电极化对光催化析氢活性的提高.基于铁电极化对电子-空穴对分离率的影响,研究者们对其具体影响机理进行了更深入的探索,发现极化可引发退极化场和能带弯曲,进而影响电子-空穴对的分离率,并加快传输速率.这就使得人们更加清晰地从机理上认识极化对催化活性的影响.以下将分别从退极化场和能带弯曲对催化活性的影响进行归纳总结.图2所示为铁电材料中的退极化场,它的产生是由于在其界面处的电极或衬底不能提供足够的电荷来补偿极化电荷,未被补偿的极化电荷在晶体内部产生与极化方向相反的退极化电场,也就是在综述[21]中提到的内建电场的一种.极化引起的内建电场可有效分离光生电子空穴对至两个极性表面,从而使得两表面的氧化还原反应有效进行[17,22].基于以上讨论,一些研究者也做了相关工作.He等[23]用熔盐法制备出高度结晶的具有[001]晶向的单晶Bi4Ti3O12纳米片.如图3(a)所示,单晶Bi4Ti3O12由于其层状的钙钛矿结构因而具有很强的各向异性的铁电性.图3(b)所示为沿c轴方向([001]方向)的自发极化(Ps)示意图,当大部分的铁电性被材料内部作用力所破坏,在材料外表面产生退极化场,即内建电场.为了达到稳态,在接近材料表面的空间电荷区会产生内部屏蔽.图3(c)所示为极化形成的带正负电荷的表面间形成的内建电场.当Bi4Ti3O12的[001]面被可见光照射,将会产生光生电子并由内建电场驱动,因而[001]方向的光生电子分离率会大大提高.图3(d)所示为Bi4Ti3O12对罗丹明B(RhB)的降解率.可以看出不同含量的助溶剂对降解率的提高,同时这种提高也归功于退极化场引起的电荷分离抑制了电子-空穴对的复合率,也增加了电荷生存时长,从而获得良好的催化活性.除此之外,Stock和Dunn[24]在用LiNbO3粉末对罗丹明B进行脱色实验中发现,造成罗丹明B脱色率改变的原因是铁电材料表面的退极化场改变了其表面的化学反应,进而改变了大多数载流子的复合率,并因此造成倾向于氧化反应或还原反应.Yang等[25]用磁控溅射沉积法将Ag2O纳米粒子嵌入Pb(Zrx,Ti1−x)O3(PZT)薄膜,研究表明Ag2O的嵌入将禁带宽度减小为1.3 eV,同时也增加了更多的电子-空穴对,而PZT本身的自发极化形成的内建电场可有效分离电子空穴对.而Popescu 等[26]进一步分析了铁电薄膜厚度对退极化场的影响,进而研究退极化场对电荷分离率的影响.他们用脉冲激光沉积法制备了Pb(Zr,Ti)O3薄膜,图4(a)所示是在一个理想的铁电体中与极化矢量相反的退极化场,d为薄膜厚度;图4(b)所示是在理想结构的铁电薄膜中,材料内部的载流子不足以补偿退极化场中的移动电荷,因而退极化场不会消失;图4(c)所示为当铁电薄膜厚度较大时,正负相间的移动电荷足以补偿退极化场,从而使得其消失.研究表明Pb(Zr,Ti)O3薄膜极化形成的退极化场可降低电子-空穴对的复合率.Yu等[27]研究发现作为铁电材料的KNbO3,其自发极化引起的内建电场可促进电子-空穴对的分离且加快了传输速率.而作为反铁电体的NaNbO3因为没有内建电场,使得电子-空穴对在到达催化剂表面前快速复合,降低了催化效率.自发极化可引起铁电材料表面的宏观极化电荷移动[28],这就使得边界电荷由自由载流子或者外部环境中的电荷来补偿[29,30].如图5(a)所示,自发极化电荷可由价带导带中的自由电荷屏蔽,而溶液中吸附在材料表面的离子或者原子将形成斯特恩层.如图5(b)所示,自由电子在极化正电荷形成的正极性面堆积造成能带向下弯曲,空穴在极化负电荷形成的负极性面堆积造成能带向上弯曲.铁电材料中的能带弯曲不仅可以阻碍电子-空穴对的重组,还能够增强电荷的补偿机制并促进光生载流子传输到催化剂表面的速率,为其传输到催化剂表面提供路径[17].上文已经提到铁电材料内部有许多极化畴,它们可由其他相间的相互作用力影响,导致极性表面极化电荷不平衡.这种电荷不平衡可由施主材料的移动电荷或在施主材料表面的其他相的吸收来达到平衡[11,31,32].在电荷平衡过程中,施主材料的能带在接近表面的区域发生弯曲,从而形成损耗层.这种损耗层也会在半导体材料和铁电半导体材料的交界面处出现[33].在能带弯曲的情况下,催化剂在光激发下电子-空穴对的产生和分离得到增强[34].基于以上分析,可将极化引发能带弯曲的情况分为三种情况来讨论:1)不掺杂的单一铁电材料;2)金属离子与铁电材料的掺杂;3)半导体材料与铁电材料的复合.就单一不掺杂铁电材料的能带弯曲情况,文献[18,35,36]研究表明以BiFeO3作为铁电半导体的角度来看,它的铁电极化引发的能带弯曲是增强催化活性的重要特性.而且能带弯曲主要与极化方向有关[21,37−39].极化电荷的屏蔽作用会造成能带弯曲,正极化电荷可造成能带向下弯曲,促进还原反应;负极化电荷可造成能带向上弯曲,促进氧化反应.这一能带弯曲使得光解水反应可有效进行[40].金属离子与铁电材料掺杂的能带弯曲情况,实际上是铁电极化在电子-空穴对接触其他溶液、金属或微粒之前阻挡了电子-空穴对的复合,增加了它们的生存时长,并将电子传送到金属离子.如图6(a)所示,金属离子实际上作为一个屏障,不让染料阳离子和C+面上的电子结合,C−面上由于空穴聚集,导致能带向上弯曲,促进氧化反应(降解反应)的进行.从图6(b)可以看出Ag的加入使得催化活性显著提高[20,41].除此之外,Schultz等[39]将Ag从溶液中还原沉积在BiFeO3(BFO)表面,在可见光激发下,BFO从溶液中还原Ag+对应向下的铁电畴结构.Ag优先在指向BFO表面的正极化畴上被还原.被还原的Ag的量取决于垂直于BFO表面的畴极化的正负,但其对晶向相对不敏感.研究表明,负铁电畴所造成的能带向上弯曲阻止电子到达BFO表面.BFO表面的铁电畴所产生的电场会抑制由晶向产生的各向异性,使得光化学行为具有空间可选择性.半导体材料与铁电材料复合的交界处能带弯曲的情况实际上是在二者的交界面出现了耗尽层(图7灰色区域),这与电子-空穴对的分离率密切相关[13,33].如图7(a)所示,当二者交界面处出现正极化电荷时,会造成能带向下弯曲,导致铁电体中的耗尽层扩大(图7红色区域);如图7(b)所示,当二者交界面处出现负极化电荷时,会造成能带向上弯曲,导致铁电体中的耗尽层缩小.这一能带结构变化都会对光生载流子的分离和电子的迁移有重要影响[33].目前关于半导体材料与铁电材料的交界处的能带弯曲研究主要集中在两种材料复合成的壳核结构上,这种壳核结构一般由铁电材料作为核,半导体材料作为壳包裹在核外表面.其优点在于:由铁电材料内部极化引发的能带弯曲使得电荷有效通过,进而提高壳核表面的电子运输能力.高的电子运输能力以及半导体包裹层的高表面积均对催化反应进行有所提高[42−44].铁电材料的极化引发的内建电场可以提高光生载流子的分离率,从而提高催化活性.但静态的内建电场很容易由于静电屏蔽导致自由载流子被饱和,这就降低了载流子的分离率.为解决此问题,研究者们通过外场调控极化,使得内建电场可交替变化,从而不间断地分离电子-空穴对[45].目前,影响极化的外场因素有温度、应力(应变)、外加电场等.从温度调控极化来说,如图8所示,当温度T高于居里温度TC时,铁电体内部不存在自发极化,处于顺电相;当温度T低于居里温度TC时,铁电体内部存在自发极化,处于铁电相.因而铁电相通常只能在一定的温度范围内存在.为了清晰地认识温度调控自发极化对光催化过程的影响机理,Gutmann等[46]对极性单晶材料LiNbO3和LiTaO3进行了研究,表明这些材料的自发极化可由温度改变,即热释电效应,这种效应导致了表面电荷的产生,进而促进催化反应的进行.Yang 等[47]研究证明尺寸为7.5 nm的Ba-TiO3(BTO)纳米颗粒仍然具有铁电性.随着温度升高,BTO纳米颗粒的自发强度逐渐降低,到了80◦C时极化强度几乎为零.如图8(a)所示,在30◦C时,BTO内部存在自发极化,促进了电子-空穴对的分离,而到了80◦C时极化消失,促进了电子-空穴对的复合.在紫外灯照射下,将7.5 nm的BTO纳米颗粒置于罗丹明B溶液中进行变温催化测试,发现在30◦C条件下罗丹明B的降解效率要比80◦C时高11.9%,这充分说明温度变化调控自发极化对光催化能力有显著影响.为了进一步提高BTO光催化效率,他们把Ag纳米颗粒复合到纳米铁电材料上,图8(b)结果显示光催化效率得到了进一步提高.通过把宽禁带铁电材料和光敏感材料在纳米尺度复合起来,得到了新的高性能的铁电复合光催化材料.从应力(应变)调控极化来看,主要利用的是铁电材料的压电效应[48].如图9所示,铁电材料内部有自发的内建电势,当施加拉应力时,电势增大,更多的同极性电荷聚集在立方的正反面上;当施加压应力时,电势减小,聚集的电荷被释放.这样不断交替,极化电荷就不会完全被屏蔽[45].我们研究组也做了大量关于应变调控极化的理论分析[49−51],也就是说可以通过应力(应变)调控极化来消除静电屏蔽,影响载流子的分离率,从而影响光催化活性.在实际实验中,Lin等[52]采用超声振动的方法对Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)纳米纤维进行机械催化,使得其对染料的降解率大大提高.研究表明,降解率提高的原因是:在受到机械振动时,作为压电材料的PZT纳米纤维受力弯曲引发压电效应,压电效应在PZT纳米纤维表面产生的电荷可促进化学降解反应.从外加电场调控极化来看,当外加电场改变,铁电极化强度随外加电场非线性变化,宏观表现为电滞回线.目前,由于光催化实验大多在水溶液中进行,使得这一理论应用到实验有些困难,因此尚未见有关其实际应用的报道.铁电材料由于具有较窄的禁带宽度以及特有的自发极化,引起了国内外研究者的极大关注.大量研究表明铁电极化及其引发的退极化场和能带弯曲可有效降低电子-空穴对的复合率.此外,为了消除静电屏蔽可通过外场调控来影响极化强弱或方向,从而影响电子-空穴对的复合率,还可以通过离子掺杂或半导体复合影响催化活性.然而,虽然目前对铁电极化的调控已有大量理论研究,但由于实际实验中客观影响因素太多,如何对其施加有效的外场,如应变、温度、外加电场等,并且排除所施加外场以外的任何影响因素,仍然有待于探究.另外,铁电材料的压电效应、热释电效应等特性有望使得催化技术发展为无光条件下的力催化或温度催化.相信在不远的将来,铁电材料会在环境应用领域发挥举足轻重的作用.Photocatalytic technology is considered to be theMost p roMising treatMent technology of environMental pollution.In this technology,the electronhole pairs generated by the light-responsive materials under sunlight irradiation Will produce the oxidation-reduction reactionsWith the outside world.At present,there are still a series of probleMs needed to besolved in the photocatalytic technology,aMong which the recombination of photogenerated electron-hole pairs is a very iMportant liMitation.In recent years,the ferroelectricmaterials have attracted much attention as a neWtype of photocatalyst because the spontaneous polarizations of ferroelectric Materials are expected to solve the recombination probleMof electronhole pairs in the catalytic reaction process.However,there are no systeMatic analyses of the specifi c mechanisMs for ferroelectric materials.In this paper,we revieWthe eff ects of ferroelectric polarization of ferroelectric Materials on photocatalytic activity froMthreeaspects.Firstly,the polarization can give rise to depolarization field and band bending,thereby aff ecting the separation rate of electron-hole pairs,and speeding up the transMission rate.Therefore,in the fi rst part,the eff ects of depolarization field and energy band bending on catalytic activity are sumMarized.This can conduce to understanding the in fluence of polarization on catalytic activity More clearly froMthe intrinsicMechanism.Next,the built-in electric field induced by the polarization of ferroelectricMaterial can increase the separation rate of photogenerated carriers and iMprove the catalytic activity.However,the static built-in electric field easily leads to free carrier saturation due to the electrostatic shielding,which reduces the carrier separation rate.Thus,in order to eliMinate the electrostatic shielding,the eff ects of three external field including teMperature,stress(strain)and electric field,which can regu late polarization,on the separation of electronhole pairs and photocatalytic activity are sumMarized in the second part.Finally,detailed discussion is presented on hoWto exert eff ective external fields,such asstrain,teMperature,and app lied electric field,and hoWto study the force catalysis or teMperature catalysis under the no-light condition according to the piezoelectricity eff ect and pyroelectric eff ect of ferroelectric Material in the last part.【相关文献】[1]Fu jishiMa A,Honda K 1972 Nature 238 37[2]Wang Y Z,Hu C 1998 Chin.J.Environ.(in Chinese)[王怡中,胡春1998环境科学][3]Legrini O,O liveros E,B raun A M1993 Chem.Rev.93 671[4]Cui Y M,Dan D J,Zhu Y R 2001 Chin.J.Inorg.Chem.17 401(in Chinese)[崔玉民,单德杰,朱亦仁 2001无机化学学报17 401][5]Had jiivanov K,Vasileva E,Kantcheva M,K lissu rsri D 1991 Mater.Chem.Phys.28 367[6]Gao Y M,Lee W,Trehan R,KershaWR,DWight K,Wold A 1991 Mater.Res.Bu ll.26 1247[7]G rosso D,Boissiere C,SMarsly B,Brezesinski T,Pinna N,A lbouy P A,AMenitschH,AntoniettiM,Sanchez C 2004 Nature Mater.3 787[8]Mohan S,SubraManian B 2013 RSC Adv.3 23737[9]Wang H C,Lin Y H,Feng Y N,Shen Y 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Energy Environ.Sci.7 25[37]Sakar M,BalakuMar S,Saravanan P,BharathkuMar S 2015 Nanoscale 7 10667[38]Bowen C R,K iMH A,Weaver P M,Dunn S 2013 Energy Environ.Sci.7 25[39]Schu ltz A M,Zhang Y L,Salvador P A,Rohrer G S 2011 ACS Appl.Mater.In ter.3 1562[40]JiW,Yao K,LiMY F,Liang Y C,Suward iA 2013 Appl.Phys.Lett.103 062901[41]Cui Y F,Goldup SM,Dunn S 2015 RSC Adv.5 30372[42]Li L,Roh rer G S,Salvador P A 2012 J.Am.Ceram.Soc.95 1414[43]Li L,Zhang Y L,Schu ltz A M,Liu X,Salvador P A,Roh rer G S 2012 Cat.Sci.Tec.2 1945[44]Zhang Y L,Schu ltz A M,Salvador P A,Rohrer G S 2011 J.Mater.Chem.21 4168[45]Li H D,Sang Y H,Chang S J,Huang X,Zhang Y,Yang R S,Jiang H D,Liu H,Wang Z L 2015 Nano Lett.15 2372[46]Gu tMann E,Benke A,Gerth K,Bottcher H,Mehner E,K lein C,K rause-BuchholzU,BergMann U,PoMpe W,Meyer D C 2012 J.Phys.Chem.C 116 5383[47]Su R,Shen Y J,Li L L,Zhang D W,Yang G,Gao C B,Yang Y D 2015 SMall 11 202[48]Zhang G H,Zhu J,Jiang G L,Wang B,Zheng Y 2016 Acta Phys.Sin.65 107701(in Chinese)[张耿鸿,朱佳,姜格蕾,王彪,郑跃2016物理学报65 107701][49]Wu H P,Ma X F,Zhang Z,Zeng J,Wang J,Chai G Z 2016 AIP Adv.6 015309[50]Wu H P,Ma X F,Zhang Z,Zhu J,Wang J,Chai G Z 2016 J.App l.Phys.119 104421[51]Wu H P,Chai G Z,Xu B,Li J Q,Zhang Z 2013 Appl.Phys.A 113 155[52]Lin H,Wu Z,Jia Y M,Li WJ,Zheng R K,Luo H S 2014 Appl.Phys.Lett.104 162907 PACS:77.84.–s,78.20.Ek,78.67.–n,82.30.–b DOI:10.7498/aps.66.167702*Pro ject supported by the National Natu ral Science Foundation of China(G rant Nos.11372280,11672269,51475424,51675485),the Project of Public Welfare of Zhejiang Province Technology DepartMent,China(Grant No.2016C31041),and the National Key Laboratory Open Foundation of China(G rant No.GZ15205).†Corresponding author.E-Mail:*******************。

lafeo3的制备及光催化降解酸性品红

lafeo3的制备及光催化降解酸性品红
近年来，由于全球气候变暖的影响，污染物的排放量急剧增加。

在维护环境可持续发展的过程中，废水污染物的处理技术就显得尤为重要。

其中，光催化技术是一种绿色有效的污染物去除技术，可以在短时间内有效减少或消除污染物。

Lafeo3是一种新型催化剂，它可以在可见光下催化氧化反应，从而有效降解污染物。

本文主要针对Lafeo3的制备及光催化降解酸性品红的工艺进行研究。

首先，需要从催化材料的制备开始，即以La2O3为原料，通过助熔剂的增加以及水热法结合酸-碱烧结进行制备得到Lafeo3纳米晶
催化剂，制备的Lafeo3的表征就是通过X-射线衍射和扫描电子显微技术来进行的。

其次，进行催化试验，将光催化剂与模拟废水溶液结合，并将模拟废水里添加溶解的酸性品红，然后将混合物投入到独立容器中，同时放入紫外光源。

通过实验发现，当催化剂的纯度达到90%以上时，酸性品红的降解率可达到90%以上。

最后，对实验结果进行分析。

通过测定和分析，发现当催化剂由可见光照射时，催化剂表面产生OH颗粒，OH颗粒能够与酸性品红分子进行反应，从而使其分解降解，最终提高降解效率。

综上所述，Lafeo3可以通过水热法制备，且具有良好的光催化活性，可有效降解酸性品红。

这一技术可以更有效地去除复杂污染物，从而节省大量的成本，同时保护水质，是一种更加可持续的污染物处
理技术。

二硫化钨在光催化的应用前景

二硫化钨在光催化的应用前景1. 引言1.1 二硫化钨在光催化的应用前景在光催化性能方面，二硫化钨具有良好的光吸收性能和光催化活性，能够有效地利用可见光和太阳光进行光催化反应。

其特殊的电子结构和能带结构使其在光催化反应中表现出色，具有较高的光催化效率和稳定性。

二硫化钨在环境污染和能源领域的应用也备受关注。

通过光催化反应，二硫化钨可以降解污染物、催化水解产氢和氧化底物等一系列环境和能源相关反应，有望成为未来环境治理和能源开发的重要材料。

未来，随着对清洁能源和环境问题日益紧迫的需求，二硫化钨作为光催化材料将会得到更广泛的应用和研究。

通过与其他光催化材料的比较和不断的优化改进，二硫化钨在光催化领域将展现出更加广阔的发展前景，为解决环境和能源问题做出重要贡献。

2. 正文2.1 二硫化钨的光催化性能二硫化钨具有优异的吸光性能。

二硫化钨在可见光范围内具有较高的吸光率，能有效吸收可见光能量并转化为激发态电子，从而促进光生电子-空穴对的生成。

二硫化钨具有良好的光生电荷分离效率。

通过优化材料结构和界面设计，可以有效减少电子和空穴的复合几率，增强电子和空穴对的稳定性，从而提高光催化反应的效率。

二硫化钨还表现出较好的光催化活性和稳定性。

其表面可提供充足的活性位点，有效促进反应物质吸附和催化反应进行。

二硫化钨具有较好的光热稳定性和化学稳定性，能够在复杂的光催化环境中保持良好的催化性能。

综合以上特点，二硫化钨作为光催化材料具有很高的应用潜力，可以在水分解、有机物降解、CO2还原等领域发挥重要作用。

通过进一步深入研究和开发，相信二硫化钨的光催化性能还会得到进一步提升，为解决环境和能源问题提供更多可持续发展的解决方案。

2.2 二硫化钨在环境污染和能源领域的应用在环境污染领域，二硫化钨可以被应用于污水处理、大气净化以及光催化降解有害气体等方面。

其高度的光催化活性和稳定性使其成为一种理想的环境治理材料。

通过光催化作用，二硫化钨可以将有机废物降解为无害的物质，从而达到净化环境的目的。

钛箔上生长α-Fe2O3纳米氧化膜及其光电性质研究

ｓｍｉｏｄｃｏｌｃｒｎｃｃｎｕｔｉ．ｈ－ｕｅｏ／ｅ０３ａｏｔｅｕｅｆｍｈｗｅｈｔ．８ｍＡ・ｍ之ｏｅｃｎｕｔｒｅｅｔｉｏｄｃｉｔＴｅＩＶｃｒｆＯＦ２ｎｓｒｔｒｌｓｏｄｔａ５ｏｖｙｖ一ｎｕｉ０ｅｆ
ＰｒｐａａｉｎａｅｒｔｏｎｄＰｈ０Ｏｌｃｒｎｉｏｒｉｓｏ — ２ｎｓｒｔｅｔｅｅｔＯｃＰｒｐｅｔｅｆＦｅ０３Ｎａｏｔｕｃｕｒ
ＦｉｓｏｔｎｉｍｉｌｎＴｉａｕｍＦｏｌｓ
ｐｏｏｏａｅｓｅｔｍ（Ｐ）ｐａｅｓｅｔｍ（Ｓａｄ／ＶｃｒｅｔｓＴｅｒｓｌｈｗｔａＯＦ２３ａｏｔｅｕｅｈｔｈｇｐｃｒＳＳ，ｈｓｐｃｒＰ）ｎ－ｕｖｔｈｕｔｓｏｔｔｅ０ｎｓｔｒｖｕｕｅ．ｅｓｈ — ｎｕｒ
界条件下最稳定的铁氧化物．毒且环境友好．无广泛
氧化，温度３０℃，间１５时０ｈ
产物表征：采用场发射扫描电子显微镜
（ＥＥＪＭ．０１，ＪＯ）和Ｘ射线衍射仪ｆ／ＦＳＭ，Ｓ７０ＦＥＬＤ
ｐｈｔｖｈａｅｎｐｔｅｅｔｏｈｍｉａｐｏｅｔｅｏｈｓｔｅｍａｘｄｔｏｐｏｃｓｏｏｏｇａｄｈｏｏｌｃｒｃｅｃｌｒｐｒｉｓｆｔｅｅｈｒｌｏｉａｉｎｒｄｕｔｗｅｅｔｉｄｙｓｆｃｒｓｕｄｅｂｕｒａｅ

光催化材料的应用前景和发展趋势_概述及解释说明

光催化材料的应用前景和发展趋势概述及解释说明1. 引言1.1 概述光催化材料是一种具有特殊结构和性质的材料，能够利用光能激发电子和产生化学反应。

随着环境污染和能源危机问题日益突出，光催化材料在环境净化和能源领域中的应用前景备受关注。

通过研究光催化材料的特点和应用领域，可以为解决环境问题和改善能源供应提供新的思路和方法。

1.2 文章结构本文分为五个部分进行阐述：引言、光催化材料的概念和特点、光催化材料在能源领域中的应用前景与发展趋势、光催化材料在环境污染治理中的应用前景与发展趋势以及结论部分。

其中引言部分将介绍文章背景、目的以及整体结构。

1.3 目的本文旨在全面介绍光催化材料在环境净化和能源领域中的应用前景与发展趋势。

首先，将概述光催化材料的基本概念和特点，以便读者对其有一个清晰的认识。

随后，将详细探讨光催化材料在能源领域中的应用，包括光电转换、光解水制氢以及二氧化碳还原反应等方面。

接着，将阐述光催化材料在环境污染治理中的潜在应用，包括有机污染物去除、大气净化和水处理等方面。

最后，通过总结光催化材料应用前景、分析发展光催化材料的必要性和挑战，并提出未来光催化材料研究的发展方向，为相关领域的研究人员和决策者提供参考。

以上是“1. 引言”部分内容的详细说明。

2. 光催化材料的概念和特点2.1 光催化反应基本原理光催化是一种利用光能激发物质发生化学反应的方法。

在光催化过程中，材料吸收光能并将其转化为活性电子或空穴，从而促使与之接触的物质发生化学变化。

这种催化过程主要通过吸收可见光或紫外线光来实现。

在光催化反应中，通常采用半导体材料作为催化剂。

当光照射到半导体表面时，电子从价带跃迁到导带，产生电子空穴对。

这些带有高度活性的电荷对可以参与氧气和水等物质的氧化还原反应，从而产生具有氧化或还原作用的自由基、羟基离子等活性物质。

通过这些活性物质的相互作用，污染物可以被降解或转化为无害的物质。

2.2 光催化材料的分类及特点根据不同材料性质和结构特点，光催化材料可以分为多种类型。

光催化降解罗丹明b的研究方法

光催化降解罗丹明b的研究方法光催化降解是一种基于光化学反应、光电化学反应以及光物理化学反应的技术，可以有效降解有机物和无机物来净化水体和减轻环境污染。

其中光催化降解罗丹明B是一种常见的应用，本文将介绍光催化降解罗丹明B的研究方法。

1. 实验材料（1）催化剂：如TiO2、ZnO、Fe2O3等纳米氧化物，有机催化剂等。

（2）光源：如紫外灯、荧光灯、光纤光源等。

（3）样品：罗丹明B或其水溶液。

（4）仪器设备：光催化反应器、紫外-可见吸收光谱仪、高效液相色谱仪等。

2. 实验步骤（1）样品制备：将罗丹明B溶解在去离子水中制成一定浓度的水溶液。

（2）催化剂处理：将催化剂粉末分散在水中，磁力搅拌后将悬浊液超声分散10分钟，制备出均匀悬浮液。

（3）光催化：将催化剂悬浮液和罗丹明B水溶液混合，并放置在光催化反应器中，通过光源进行光照以启动反应。

通常采用紫外灯或荧光灯作为光源，实验过程中需要控制光照时间、光强度、催化剂浓度、反应溶液pH、溶液温度等因素。

（4）样品测试：在光反应结束后，用吸附剂吸取反应液中的残余催化剂和有机物，通过紫外-可见吸收光谱仪和高效液相色谱仪等仪器对反应前后样品进行分析测试，得出反应效果。

3. 结论分析利用上述实验方法可以得到催化处理前后罗丹明B水溶液的比较，通过记录溶液吸光度、峰值变化、色谱图等数据并进行分析，可以得到以下结论：（1）催化剂种类及浓度的不同会影响催化效果，需要在实验中进行调整；（2）光照时间的增加会增强催化反应的效果；（3）反应溶液pH值的变化也会对光催化反应产生一定的影响，需要进行优化；（4）催化剂的再生性能对于其实际应用效果至关重要。

综上，光催化降解罗丹明B是一种有效的污染治理技术，其实验方法应该根据实际应用情况进行调整和优化，我们需要不断地进行科学研究来探索其在环境污染治理方面的更多应用。

α-Fe_(2)O_(3)PF纳米复合材料的制备研究

第49卷第11期2021年6月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.11Jun.2021 a-Fe2O3/PF纳米复合材料的制备研究赵丽v,苏碧桃|(1西北师范大学，甘肃兰州730070；2酒泉职业技术学院，甘肃酒泉735000)摘要：以Fe(NO3)3泊比。

以及糠醇(F)作为原料，探究通过聚合一热转化制备Fe2O3/PF的主要流程以及步骤。

并对制备的复合材料进行检验，使用TEM、XRD等技术，从产物尺寸、产物结构特征以及吸光特征等方面，进行了表征。

此外，本文还通过基于室温和自然光环境下的MB溶液脱色降解模型，对相关材料的催化特性进行了深入的分析。

实验结果表明：复合材料所具备的催化性能水平以及相关的结构，与热转化条件之间有着十分密切的联系。

关键词：a-Fe2O3；PF；两步法；纳米复合材料中图分类号：0632.3文献标志码：B文章编号：1001-9677(2021)011-0035-04Preparation of a-Fe2O3/PF Nanocomposites*ZHAO Li'2,SU Bi-tao l(1Northwest Normal University,Gansu Lanzhou730070；2Jiuquan Vocational and Technical College,Gansu Jiuquan735000,China)Abstract:With Fe(N03)3•9H2O and furfuryl alcohol(F)as raw materials,the main process and steps of preparing Fe2O3/PF by polymerization-t hermal transformation were investigated.The prepared composite materials were tested and characterized from the aspects of product size,product structure characteristics and light absorption characteristics using TEM,XRD and other techniques.In addition,the catalytic properties of the relevant materials through the decolorization and degradation model of MB solution based on room temperature and natural lightwere also analyzed.The experimental results showedthat the catalytic performance and the structure of the composite were closely related to the thermal transformation conditions.Key words：a-Fe2O3；PF；nanocomposite；two-step半导体光催化技术应用于环境污染治理的研究引起了人们广泛的探索和深入的研究一幻。

铁基费托催化剂研究进展

Academic Forum470《华东科技》铁基费托催化剂研究进展江永军，蒙延斐（国家能源集团宁夏煤业有限责任公司煤炭化学工业技术研究院，宁夏银川 750411）摘要：费托合成反应是将煤炭、天然气等含碳资源转化成液体碳氢化合物的技术，高性能催化剂的研究开发能显著影响催化剂的结构，从而达到抑制CH4、CO2等副产物的生成，提高高碳烃类的含量的目的。

本文回顾了Fe基费托合成催化剂的组成特点及应用状况，展望了通过费托合成直接制取低碳烯烃的应用前景。

关键词：费托合成；铁基费托催化剂1 费托工艺技术费托（Ficher-Tropsch）合成是指合成气（CO和H2）在催化剂的作用下生成不同碳链长度烃类混合物和含氧化合物的工艺技术。

T合成反应是一个强放热反应[1]，其产物包括各种烷烃、烯烃和含氧化合物，分子链长可达C100[2]。

产物经过分离后，根据碳数的多少可分为以下几类[3]：C1主要的是 CH4；C2-C4主要是乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等；C5-C12 主要以汽油馏分为主；C13-C30 类主要以重柴油馏分为主，C20-C30主要以石蜡和重油为主；C30以上主要以固体蜡为主[4]。

近年来，随着国际原油价格的持续低迷，对以生产燃料油品为目的的费托合成技术受到严重冲击。

为了提高费托技术的经济性，生产高附加值的精细化学品将是费托合成未来发展的方向。

本文分析总结了费托合成反应的机理及费托铁基催化剂的分类体系、组成特点，阐述了合成气直接制取低碳烯烃技术。

2 费托合成反应机理在费托合成反应过程中[5]，铁基催化剂上主要发生以下化学反应：nCO+（2n+1）H2→C n H2n+2+nH2O （1）nCO+2nH2→C n H2n+nH2O （2）nCO+2nH2→C n H2n+2O+（n-1）H2O （3）CO+H2O→CO2+H2 （4）CO+3H2→CH4+H2O （5）2CO+2H2→CH4+CO2 （6）2CO→C+CO2 （7）Fe x O y+yH2→xFe+yH2O （8）Fe x O y+yCO→yCO2+xFe （9）xFe+yC→Fe x C y （10）在上述反应式中可以看出，费托反应的主要产物为直链烷烃和α-烯烃。

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Fe2O3光催化材料研究进展
作者：江佳王齐耀
来源：《东方教育》2017年第10期
摘要：纳米Fe2O3是一种理想的功能材料，具有比较独特的物理和化学性能。

当氧化铁颗粒尺寸小到纳米级时，其表面原子数、比表面积和表面能等均随粒径的减小而急剧增加，从而表现出小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特点，具有良好的光学性质、磁性、催化特性等，在颜料、催化、磁性、传感器、场发射、电池等领域得到很广泛的应用。

关键词：Fe2O3光电化学性能
1.Fe2O3的基本性能和应用领域
1.1Fe2O3的基本性能
Fe2O3按其结构和晶型可分Fe2O3 （αβγ及δ型）几类[1]。

在自然界中，最为常见的为α- Fe2O3和γ- Fe2O3，其他类型的氧化铁主要通过人工合成得。

在所有类型的氧化铁中，α-
Fe2O3的热稳定性最高，是所有含铁化合物热力学转变的最终产物。

α- Fe2O3具有优良的物理性质和化学性能。

它的相对分子质量为 159.67，形状一般为红棕色粉末。

密度 5.26g/cm3，熔点较高为 1565℃，即在 1565℃时才能分解；氧化铁一般是以矿物质的形式存在比如赤铁矿、赭石。

1.2Fe2O3的应用领域
Fe2O3具有优良的光学、电学、磁学和力学等性质，在颜料、涂料、化工、电子及现代科技等领域具有广泛的用途。

同时，纳米科技与技术的急速发展使Fe2O3进入了一个崭新的发展领域。

由于纳米氧化铁粉体的纳米效应，使其在光学、磁学、电学、模量等方面的性能发生了很大的优化。

相比于非纳米氧化铁的粉体相比，纳米氧化铁具有更加良好的耐候性、耐光性、磁性和对紫外线具有良好的吸收功能。

2.纳米Fe2O3制备方法
2.1溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢
聚合，形成三维网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。

凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

Woo[2]等通过使用铁盐和油酸溶液，采用溶胶-凝胶法合成了纳米粒状的α- Fe2O3粒子，并可通过控制水与油酸的比例来来控制粒子的大小。

Dong[3]等则使用环氧乙烷和氯化铁作为初始材料，采用溶胶-凝胶法合成了小粒子的α- Fe2O3。

Xu[4]等也同样采用溶胶-凝胶法合成了α- Fe2O3/SiO2负载催化剂，所得催化剂中α- Fe2O3粒子变小，活性得到显著的提高。

2.2直接沉淀法
直接沉淀法是制备超细微粒广泛采用的一种方法，其原理是在金属盐溶液中加入沉淀剂，在一定条件下生成沉淀析出，沉淀经洗涤、热分解等处理工艺后得到超细产物。

直接沉淀法操作简单易行，对设备技术要求不高，不易引入杂质，产品纯度很高，有良好的化学计量性，成本较低。

缺点是洗涤原溶液中的阴离子较难，得到的粒子粒经分布较宽，分散性较差。

通常，可通过在溶液中直接沉淀形成（经基）氧化铁，后在在一定温度下加热，便可生成α- Fe2O3可分为酸法与減法两种。

酸法指的是在酸性条件下铁离子水解形成聚合物，后在较低的温度下老化形成。

而碱法则指的是在械性条件下水解为Fe（OH）3沉淀，后经高温处理，脱水得到。

刘海峰[5]等采用直接沉淀法制备氧化铁纳米体，得了液相均匀沉淀法制备氧化铁纳米粉体的最佳工艺。

直接沉淀法的优点是可以改进水热法合成粉体中存在的反应物不均匀，反应速率不可控等缺点，又克服了溶胶-凝胶法使用的金属醇盐成本高的缺点。

2.3喷雾热分解法
喷雾热分解技术指的是利用高温炉将混合物料的溶液（如金属盐溶液）雾化，使其在瞬间发生热分解、反应、合成或锻烧，获得超细粉体及薄膜的气溶胶技术，因其颗粒可控、成分均勻及纯度较高而得到愈来愈广的应用。

Gratzel[6]等采用超声喷雾热分解技术（USP）合成了介孔α- Fe2O3薄膜，此薄膜具有很好的可见光活性。

Akl[7]等使用喷雾热分解技术制得了不同结晶度的α- Fe2O3薄膜并可通过控制温度和沉积时间控制α- Fe2O3薄膜的结晶。

Ouertani[8]等同样采用此方法将氯化铁水溶液于300℃条件下瞬间雾化，在玻璃载体上经过热分解生成了无定形的红色薄膜，后经真空高温煅烧后得到较高结晶度的α- Fe2O3，而最佳的緞烧温度为350℃。

3.Fe2O3的光催化性能
3.1光催化降解污染物
许宜铭等提出近三十年的研究表明，TiO2作为光催化剂最为合适。

但是，目前的光催化效率还较低。

相比之下，氧化铁作为环保光催化剂的研究则相对较少.由于氧化铁能吸收可见光，又广泛存在于自然界，开展氧化铁光催化研究十分必要。

他们在实验中发现，Fe2O3的结晶度越高，光致降解桔红 II 的活性就越高；催化剂比表面越大，桔红 II 吸附越多，光反应速率也越快，符合半导体光催化的一般规律。

3.2光分解水制氢或氧
光解水的原理为：光辐射在半导体上，当辐射的能量大于或相當于半导体的禁带宽度时，半导体内电子受激发从价带跃迁到导带，而空穴则留在价带，使电子和空穴发生分离，然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气或者将水氧化成氧气。

邓久军[10]提到纳米α- Fe2O3无毒，是一种环境友好型的光解水材料。

纳米α- Fe2O3理论上能够达到的最大光电化学分解水的效率为12.9%，工业应用时的效率为10%。

且纳米α- Fe2O3储存含量大，价格也相对便宜。

现在已有理论的计算表明，在标准太阳光（AM1.5，100 mW/cm2）下，纳米α- Fe2O3所能产生的最大光生电流密度为12.6 mA/cm2，起始电位 + 0.4V vs. RHE。

3.3光催化还原CO2
光催化还原CO2基于模拟植物的光合作用[12]，绿色植物光合作用固定CO2物质合成的出发点，它既是人类赖以生存的基础，同时也为人工光合成还原CO2提供了借鉴。

由于CO2无法吸收在200～900nm的可见光和紫外光，人工光合成还原CO2需要借助于合适的光化学增感剂才能完成。

自从20世纪70年代日本科学家发现TiO2光催化现象以来，大量的研究表明，半导体材料，如金属氧化物和硫化物等都具有光催化活性。

半导体光催化反应是以光能为驱动力的氧化-还原过程，其电子的激发与传递过程同光合作用过程极为相似。

4.结语
Fe2O3作为地球上含量极为丰富的物质，其良好的物理和化学性能使其应用方面非常广泛，更是在光催化领域中被广泛应用于于环境污染物处理和光解水制氢、制氧等领域。

虽然对氧化铁在光催化方面的研究有了很大的进展，但是与传统的催化材料相比，氧化铁的光催化活性仍然较低。

所以，我们仍希望通过不断的研究，通过各种方式，提高氧化铁的催化效率，最后能在这方面有所突破。