稀土摻雜復合材料的制備與性能研究.pdf

1、ZnO 作為一種重要的工業(yè)原料，在電、磁、光等方面具有廣泛的應用，是世界各國競相研究的熱點。由于無毒，穩(wěn)定以及氧化能力強，它在異質光催化的應用也引起廣泛的關注。異質光催化方面的應用主要表現(xiàn)為處理環(huán)境污染物。然而，ZnO 自身存在的弱點極大地限制了它在環(huán)境污染物處理方面的應用，具體表現(xiàn)在：其一，太陽光的利用率低。由于禁帶寬為3.37ev，所以ZnO的感光區(qū)間在紫外光區(qū)，而紫外光僅占太陽光譜的4％左右；其二，光生電子和空穴的利用率低。光生電

2、子和空穴不能快速有效地分離并重新復合，將吸收的光能轉化為熱能，這不利于污染物的降解。為了提高ZnO 光催化降解效果，本論文采用Eu3+先在60℃水浴中制備Eu/ZnO 復合光催化劑的前軀體，再在不同溫度下焙燒，制得了納米復合光催化劑。通過XRD、SEM 等分析手段對納米復合光催化劑進行了表征。研究表明，少量的摻雜不會改變納米ZnO的晶體結構，但可以改變復合光催化劑的表面形貌，它使納米ZnO 顆粒在相同焙燒溫度下粒徑更小，分散性也更均勻；

3、采用亞甲基藍作為目標降解物，發(fā)現(xiàn)Eu3+的摻雜可以提高納米ZnO的光催化降解效果，且焙燒溫度為450℃，摻雜量為1.5％的納米ZnO 對亞甲基藍的降解效果最好。
　　 本論文還采用超聲法制備了Eu3+摻雜的復合光催化劑的前軀體。研究發(fā)現(xiàn)在采用相同目標降解物的情況下，超聲法較水浴法制備的前軀體降解效果好；超聲條件對焙燒后納米復合光催化劑的形貌影響不大，但焙燒的溫度起決定作用；超聲法制備試樣的最佳摻雜量為1.5％，焙燒溫度為450℃

4、。
　　 在第二個實驗的基礎上，本論文進一步采用超聲法制備了Gd 摻雜的納米ZnO 復合光催化劑，考察了溫度和摻雜量對復合光催化劑的形貌和光催化效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)光催化劑的粒徑隨著溫度的升高而增大，但光催化降解效果呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢；最佳摻雜量隨焙燒溫度的變化而變化，當焙燒溫度低于450℃時，最佳摻雜量是1.0％；當其高于450℃，最佳摻雜量呈上升趨勢。綜合考慮溫度和摻雜量的影響，降解效果最好的是摻雜量為1.5％，焙燒溫度

5、為500℃的試樣。本論文還簡單分析了稀土摻雜提高光催化效果的原因機理。
　　 最后，通過將合成的稀土絡合物Eu(DBM)3Phen 摻雜到等離子法合成的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中，制得PMMA 分子量不同的Eu(DBM)3Phen/PMMA復合膜，并研究了PMMA 聚合度對復合膜熒光性能的影響。結果表明，Eu(DBM)3Phen能夠很好地分散在PMMA 聚合膜中，這種復合膜顯示出很強的橙紅色熒光，且復合膜的熒光強度隨著聚合物