電氣石、稀土、二氧化鈦復合材料的制備及光催化性能研究.pdf

1、本工作綜合利用電氣石礦物材料的天然電極性和輻射紅外線性能、稀士元素的變價性能以及TiO2的光催化性能，首先制備了含電氣石、稀土、二氧化鈦復合溶膠，然后分別在不銹鋼網(wǎng)、鎳網(wǎng)、不銹鋼板載體上制備了含有適量電氣石和稀士的電氣石、稀土、TiO2復合薄膜以及電氣石、稀土、TiO2復合粉末，研究材料的制備技術(shù)、結(jié)構(gòu)、性能和稀土/TiO2在電氣石表面上的晶體生長機理、電氣石促進TiO2光催化反應機理。通過檢測經(jīng)電氣石作用的水的電導率、表面張力、溶解氧

2、的變化，研究了電氣石電極性和輻射的紅外線對電氣石、稀士、二氧化鈦光催化體系的影響。主要研究結(jié)論如下： (1)用溶膠-凝膠技術(shù)制備了電氣石、稀土、二氧化鈦復合溶膠，經(jīng)不同的處理工藝可分別得到電氣石、稀土、二氧化鈦復合粉末和薄膜。制備電氣石、稀土、TiO2復合粉末的最優(yōu)工藝參數(shù)為：電氣石含量為6wt％，稀土含量為0.8wt％。熱處理溫度為600℃；熱處理時間為2h；制備電氣石、稀土、TiO2薄膜的最優(yōu)工藝參數(shù)為：電氣石含量為0.04

3、wt％，稀土含量為0.1wt％。熱處理溫度為600℃；熱處理時間為2h。 (2)用溶膠-凝膠工藝在不銹鋼板、不銹鋼網(wǎng)、鎳網(wǎng)表面制備T/RE/TiO2薄膜，該薄膜在不銹鋼板表面主要由數(shù)個針狀物組成的直徑約2μm的球狀物和蜂窩狀物構(gòu)成。在不銹鋼網(wǎng)表面主要由數(shù)個針狀物組成的直徑約2μm的球狀物構(gòu)成，該結(jié)構(gòu)具有較強的光催化活性。可有效地降解甲基橙、空氣中的甲醛等有害物質(zhì)，殺滅細菌。 (3)電氣石、稀土、二氧化鈦三者協(xié)同作用，可顯

4、著提高TiO2光催化活性：當T/RE/TiO2復合催化劑受到紫外線照射時，Ce4+在光激發(fā)下很容易捕獲光生電子生成Ce3+起到光生電子捕獲劑的作用，阻止了光生電子與空穴的再復合，此外，Ce4+和TiO2形成CeO2-TiO2二元系統(tǒng)，相當于在二氧化鈦中插入新能級，這就擴大了光譜響應范圍，提高了光催化效率。在電氣石電場作用下，光生電子被牢固的吸附在電氣石的陽極，進一步避免了光生電子和空穴的重新復合，在遠紅外線和電場的綜合作用下，電氣石加速