利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线荧光光谱仪、X射线吸收谱与发射谱仪、光电子发射谱仪,首次对天然针铁矿与合成针铁矿样品开展了矿物学和半导体性能的对比研究.测试结果表明,天然针铁矿样品中混有少量石英颗粒,且针铁矿晶体中存在Al替代现象,A1掺杂比例为1.16wt％ ～3.23wt％.天然针铁矿禁带宽度为2.25 eV,小于合成针铁矿2.55 eV的带隙宽度.绝对真空能级下,天然针铁矿的价带位置为-5.06 eV,相对于合成针铁矿有所抬升(-5.38 eV),推测是由于Al元素替代导致在天然针铁矿价带引入Al-2p轨道成分所致.室内甲基橙降解实验结果表明天然针铁矿光催化降解甲基橙的效率(67.2％)要高于合成针铁矿(50.6％),表明天然针铁矿具有更好的光催化活性.天然针铁矿相较于合成材料而言具有储量高、价格低、光响应范围宽广等特点,研究结果可为进一步拓展其在材料领域的应用提供理论基础.
天然针铁矿 Al掺杂替代 能带结构 半导体材料