非金屬與稀土金屬摻雜二氧化鈦的光催化研究.pdf

1、二氧化鈦是一種優(yōu)良的光催化劑，具有廣泛的應(yīng)用前景。它具有光催化活性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒和低成本等優(yōu)勢。但是，由于其禁帶寬度較大(Eg=3.2eV)，只能在紫外光區(qū)才能表現(xiàn)出光催化活性，而在這部分僅占太陽光的3-5％，加上其電子空穴復(fù)合率高的缺點(diǎn)，限制了二氧化鈦對光能的有效利用。因此，為了制備高活性的TiO2光催化材料，本文開展了以下幾方面的研究工作。主要內(nèi)容如下：
　　1、為尋找到使用更簡便、更綠色的方法來制備二氧化鈦光催化材料

2、，用三種不同的制備方法(溶膠凝膠法、反相微乳液法、生物模板法)制備出了TiO2樣品，通過XRD、SEM對合成的TiO2樣品的物相和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，以降解羅丹明B溶液的程度為參考對三種TiO2樣品的光催化性能作出對比，結(jié)合三種制備方法的反應(yīng)時(shí)間、成本、毒性等相關(guān)因素，最后綜合分析了三種制備方法的利與弊。
　　2、為了提高二氧化鈦的光催化活性，使用非金屬B和P對TiO2進(jìn)行摻雜，采用溶膠凝膠法制備出了B-TiO2和P-TiO2樣品，經(jīng)

3、過XRD表征發(fā)現(xiàn)，非金屬摻雜后的TiO2樣品均有銳鈦礦型，都具有降解染料溶液的能力，但是通過對比研究，發(fā)現(xiàn)摻雜B的改性效果要比摻雜P好，隨后詳細(xì)研究討論了B摻雜TiO2的制備以及影響催化效果的因素，以對染料溶液羅丹明B的降解程度為參考，研究了其光催化性能，最后在煅燒溫度，B原子摻雜量，染料溶液PH值，催化劑投入量等方面確立了B摻雜的最優(yōu)值，結(jié)論為500℃煅燒2 h之后摻雜量為2％的B-TiO2具有的光催化性能最好。
　　3、為了進(jìn)

4、一步系統(tǒng)研究摻雜對TiO2的改性效果，利用共摻雜的改性方法，共摻雜為比較少見的稀土元素和非金屬元素的組合，采用溶膠凝膠法制備了單摻B、P及Gd-B共摻雜的TiO2光催化劑，在對樣品表征后，發(fā)現(xiàn)共摻雜之后，TiO2的表面形貌發(fā)生了巨大變化，在保持銳鈦礦相的前提下，晶粒尺寸減小，以致比表面積變大。以降解三種不同的染料溶液(活性艷藍(lán)KGR、活性艷紅X3B、活性艷紅K2G)為參考，對比考察了它們光催化性能的高低，并進(jìn)一步探討了稀土元素Gd和非金