摻雜稀土離子的納米TiO-,2-粉末制備及性能的研究.pdf

1、TiO2具有獨特的化學(xué)穩(wěn)定性、無毒和相對較高的光催化活性等優(yōu)點,是最理想的光催化劑、氣體傳感器和太陽能電池材料。但是TiO2材料的光譜響應(yīng)范圍窄、反應(yīng)速度慢,以及因光生載流子復(fù)合所造成的光催化效率低的問題嚴(yán)重阻礙了TiO2的應(yīng)用。 本論文采用液料等離子噴涂法制備了不同稀土離子(La3+、Ce3+、Y3+)摻雜的TiO2粉末,并通過TEM、XRD、UV-Vis和XPS等檢測手段對制備的摻雜TiO2納米粉末進(jìn)行表征,討論了不同摻雜濃

2、度的樣品催化降解甲基橙染料實驗中的光催化活性。結(jié)合試驗結(jié)果詳細(xì)分析了采用該方法制備納米TiO2的形成及摻雜機理、并對稀土離子摻雜對納米TiO2結(jié)構(gòu)及性能的影響機制進(jìn)行了初步探討。 TEM檢測結(jié)果表明,該方法制備的TiO2粉末顆?；境是蛐?粒徑分布范圍為10～50nm,顆粒分散良好。XRD檢測結(jié)果表明,制備的TiO2粉末為銳鈦礦和金紅石混晶結(jié)構(gòu)。稀土離子摻雜能促進(jìn)銳鈦礦向金紅石的轉(zhuǎn)變,抑制了TiO2的晶粒生長,同時稀土離子摻雜造

3、成TiO2晶格常數(shù)發(fā)生不同程度變化,并引起晶格畸變。經(jīng)對TiO2粉末進(jìn)行UV-Vis檢測后發(fā)現(xiàn)三種稀土離子摻雜均能使TiO2紫外-可見吸收光譜發(fā)生“紅移”,并且隨著摻雜濃度的增加“紅移”程度增加。XPS檢測結(jié)果表明,有部分稀土離子通過摻雜能進(jìn)入TiO2晶格取代Ti4+,大量稀土元素以La2O3、Y2O3和CeO2的形式聚集在TiO2表面,Ce元素在摻雜過程中從Ce3+變?yōu)镃e4+。 光催化實驗結(jié)果表明,在紫外光照條件下,La3+