雙稀土摻雜TiO2光催化劑的制備及性能研究.pdf

1、納米TiO2作為一種功能性半導(dǎo)體材料，在環(huán)境保護(hù)、光電轉(zhuǎn)換、工業(yè)催化等領(lǐng)域有著廣泛的用途。然而，光譜吸收范圍窄、光量子效率低限制了TiO2的實(shí)際應(yīng)用。如何拓寬光譜響應(yīng)范圍和提高量子效率，對(duì)提高光催化活性具有重要的意義。本文選取稀土元素La和Gd對(duì)TiO2進(jìn)行摻雜改性，首先通過溶膠凝膠法得到共摻雜的最佳配比，隨后通過其他制備方法進(jìn)一步優(yōu)化光催化性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用溶膠凝膠法制備稀土La和Gd單摻雜TiO2納米顆粒，

2、確定了最佳的單摻雜量分別為2.0％和0.4%（摩爾比）；在此基礎(chǔ)上制備La-Gd/TiO2納米顆粒，考察了不同參數(shù)制備產(chǎn)物的光催化性能，當(dāng)最佳摻雜配比為Gd：La：Ti=0.004：0.015：1時(shí)，在紫外光下光照30 min，對(duì)甲基橙的降解率可達(dá)97%，是未摻雜的3.2倍；可見光下2 h的降解率則達(dá)到40%，而未摻雜的幾乎沒有變化，表明摻雜可拓寬光譜吸收范圍，提高對(duì)太陽光的利用率。⑵分別采用P123和尿素作為模板，制備了La-Gd/T

3、iO2微球。P123模板制備的微球，球徑約為1.5-3.5μm，探討了煅燒溫度對(duì)催化性能的影響：350℃下煅燒2h的樣品，紫外光照射20 min即可完全降解甲基橙，可見光下2 h則能降解83%左右。尿素模板法制備的微球，球徑在100 nm左右。研究了合成條件對(duì)產(chǎn)物催化性能的影響：在110℃下水熱反應(yīng)36 h的樣品催化效果最好，可見光下60 min能降解80%以上的甲基橙，對(duì)可見光的響應(yīng)能力非常強(qiáng)。⑶采用水熱法制備了La-Gd/TiO2納