LaVO4摻雜TiO2催化劑的制備及其光催化性能研究.pdf

1、隨著光催化技術(shù)的成熟和發(fā)展,越來越多的光催化劑被發(fā)現(xiàn)并在生產(chǎn)和生活中逐漸應(yīng)用,在眾多的光催化劑中,二氧化鈦的特點顯著,其氧化性很強,化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定,具有無毒害作用等優(yōu)點,正是因為二氧化鈦具有許多的優(yōu)點,所以二氧化鈦我國還有世界上的很多國家都有著大范圍的應(yīng)用。但是,二氧化鈦同樣具有一些缺點,如量子產(chǎn)率較低和太陽能的利用率較低。所以,雖然二氧化鈦應(yīng)用較廣泛,但是由于這些缺點的存在,限制了二氧化鈦在實際生活中的某些應(yīng)用。需要利用一些科學(xué)技術(shù)

2、手段改進二氧化鈦的一些性質(zhì),提高二氧化鈦的光催化活性。例如可以通過摻雜某些特殊的金屬離子的方法改進二氧化鈦的催化性能,摻雜某些金屬后可以在二氧化鈦的半導(dǎo)體晶格中引入缺陷位置,或者可以通過摻雜金屬改變二氧化鈦的結(jié)晶度等,使電子與空穴的復(fù)合能力發(fā)生改變,甚至可以拓寬二氧化鈦對光的吸收范圍。在半導(dǎo)體中摻雜過渡金屬也可以改變半導(dǎo)體的性質(zhì),增強催化劑的催化能力,同時擴展半導(dǎo)體的光吸收范圍,可以吸收可見光。還有稀土金屬也可以使半導(dǎo)體催化劑的吸收波長

3、紅移,提高半導(dǎo)體的可見光催化效率。在摻雜了某些特定的稀土金屬離子后,如:La3+、Er3+、Ce3+、Nd3+、Gd3+、Sm3+、Pr+等,可以大大提高半導(dǎo)體吸附性能,同時還可以增加對可見光吸收,有效抑制電子-空穴的復(fù)合。而在摻雜W6+、V+、Fe3+、Ag+、Ni2+等離子后,也可以使二氧化鈦的光催化活性明顯增加。從前面可以看出,摻雜金屬很可能增加二氧化鈦的光催化能力,但是要另外注意并不是所有的摻雜均會提高二氧化鈦的催化效果,例如有

4、些金屬的摻雜不會提高二氧化鈦的催化能力:Li+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Ga3+、Zr4+、Nb5+、Sn4+和Ta5+等金屬離子對催化性能影響就不是很大。當(dāng)摻雜的離子的半徑和離子結(jié)構(gòu)還有晶型結(jié)構(gòu),均和半導(dǎo)體相似的時候,形成摻雜后可以顯著提高半導(dǎo)體的光催化活性。
　　本文采用兩步制備方法,第一步用水熱法,通過酸溶解偏釩酸銨和堿溶解偏釩酸銨兩種制備方法,堿溶法控制pH=4,酸溶法控制pH=6.5,分別合成了單斜型釩酸鑭(m-L

5、aVO4)和鋯石型釩酸鑭(t-LaVO4)。第二步使用三種不同的合成路徑并控制LaVO4的摻雜量和催化劑的煅燒溫度,獲得了具有不同光催化活性的LaVO4摻雜的TiO2復(fù)合光催化劑(LaVO4-TiO2);通過X-射線粉末衍射對合成的復(fù)合催化劑進行了結(jié)構(gòu)表征,發(fā)現(xiàn)LaVO4-TiO2為銳鈦礦晶型結(jié)構(gòu)。通過透射電鏡對LaVO4-TiO2的形貌進行了表征。LaVO4-TiO2的光催化性能通過模擬太陽光下降解染料羅丹明B和甲基橙進行了評價。結(jié)果