鑭鈰混合摻雜納米TiO2的制備及光催化性能研究.pdf

1、納米材料所產(chǎn)生的小尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等使其在光、電、熱、磁等物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)方面與常規(guī)材料相比，具有了許多奇異特性和新的特殊功能。以納米半導(dǎo)體氧化物為催化劑的多相光催化是一種理想的環(huán)境污染治理技術(shù)，已成為近年來(lái)國(guó)際上最為活躍的研究領(lǐng)域之一。納米TiO2以其氧化能力強(qiáng)、無(wú)毒無(wú)害、降解效率較高、無(wú)二次污染和成本低的特點(diǎn)而最為常用。TiO2納米管具有比納米粉體和薄膜更大的比表面積，納米管的大比表面積提供了更多的反應(yīng)活性位，

2、更有利于需降解物質(zhì)的吸附和反應(yīng)；管狀結(jié)構(gòu)為電子的遷移和界面間的電荷轉(zhuǎn)換提供了好的通道。利用稀土元素獨(dú)特的4f電子結(jié)構(gòu)，對(duì)TiO2進(jìn)行稀土元素?fù)诫s改性是常用的提高TiO2光催化活性的方法?？v觀目前眾多的稀土摻雜TiO2光催化研究，大都是單一稀土元素?fù)诫s，稀土元素與過(guò)渡金屬元素或非金屬元素的雙元素共摻雜，對(duì)雙稀土混合摻雜研究報(bào)道極少。
　　本文采用溶膠-凝膠法成功制備了稀土鑭鈰混合摻雜TiO2納米粉體。并且以該納米粉為前驅(qū)物，利用微波

3、法制備了稀土鑭鈰混合摻雜的TiO2納米管，同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行光催化性能對(duì)比。利用透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射儀(XRD)和X射線熒光光譜(XRF)等手段對(duì)試樣形貌、結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行表征，并對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行分析。以染料甲基橙為光催化反應(yīng)模型化合物，分析了制備和降解等工藝對(duì)有機(jī)物光催化降解的影響。結(jié)果表明：
　　1.溶膠-凝膠法制備的TiO2粉體顆粒均勻，粒徑在10-20nm之間。摻雜對(duì)粉體的粒徑有較大影響，摻雜后的粉體粒徑比未摻雜

4、的粒徑小，說(shuō)明摻雜抑制了納米晶體的生長(zhǎng)。稀土離子摻雜還可以抑制相變，提高了TiO2由銳鈦礦型轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石型的溫度。
　　2.以TiO2納米粉為前驅(qū)物，采用微波法可以制得形貌比較完整的TiO2納米管。在電鏡下觀察到，TiO2納米管是開口、中空管，直徑基本一致，摻雜鑭鈰的TiO2納米管外徑約為10-15nm，內(nèi)徑約為4~8nm，長(zhǎng)約50~80nm。
　　3.以甲基橙為目標(biāo)降解物，在15W紫外光源照射下，經(jīng)150min，對(duì)納米粉和