上轉換材料復合TiO-,2-光催化劑的研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展,環(huán)境污染問題也越來越嚴重,如何治理環(huán)境污染也是人類亟待解決的重要問題。由于TiO2在光催化方面具有其它光催化劑不可比擬的優(yōu)勢,已成為國內外學者研究的重點。然而銳鈦礦型TiO2的禁帶寬度約為3.2eV,只能利用僅占太陽光4％的紫外光,這給TiO2的工業(yè)化應用帶來了難題。因此人們利用離子摻雜、貴金屬沉積和半導體復合等技術對TiO2進行改性,以使其吸收邊紅移從而可以利用太陽光中的可見光。目前這些手段也取得了一定的成果。但是不同

2、波長的光激發(fā)出的空穴的氧化能力是有明顯差別的,紫外光激發(fā)所產生的空穴具有更強的氧化性,同時氧化性較強的空穴也可以與水分子反應生成強氧化性的羥基自由基,這同樣有利于光催化反應的進行,從而將污染物徹底礦化。本文在總結前人研究的基礎上,分別研究了氟化物、氧化物和磷酸鹽等能將可見光轉換成紫外光的上轉換發(fā)光材料并與TiO2復合的方法對其進行改性,主要進行了以下幾方面的研究。
　　 1、通過燃燒法制備了CaF2(Er3+)上轉換發(fā)光材料,經

3、過測試其發(fā)光性能發(fā)現(xiàn)該上轉換材料通過480nm可見光激發(fā)在320-380nm范圍內有2個較強的發(fā)射峰,分別位于332nm和376nm處,這說明該上轉換材料能成功得將可見光轉換成紫外光。在此基礎上我們利用溶膠-凝膠法將上轉換材料與TiO2進行復合,并對復合光催化劑進行表征,最后在可見光下對不同的復合光催化劑的光催化性能進行了評價,結果表明當上轉換材料的復合量為15％時CaF2(Er3+)/TiO2光催化劑在可見光下照射3小時后對亞甲基藍的

4、降解率可以達到52％,是純TiO2在同樣條件下的降解率的3倍。
　　 2、用沉淀法制備出ZrO2(Er3+)上轉換發(fā)光材料并對其發(fā)光性能進行測試,研究表明該上轉換材料具有較好的發(fā)光性能,在522nm可見光照射下能發(fā)射出較強的紫外光。ZrO2(Er3+)/TiO2光催化劑利用沉淀法制備,復合光催化劑的物相、晶粒大小、形貌、比表面積和吸收邊分別用XRD、TEM、BET和紫外-可見分光光度計進行表征,結合復合光催化劑的光催化反應結果可

5、知:當上轉換材料與TiO2的摩爾比為30％時復合光催化劑對甲基橙的降解率最高。
　　 3、Ca3(PO4)2:Tm3+上轉換發(fā)光材料和Ca3(PO4)2:Tm3+/TiO2復合光催化劑分別由高溫固相法和溶膠-凝膠法制備,通過對Ca3(PO4)2:Tm3+的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的研究發(fā)現(xiàn),上轉換材料在可見光照射下能發(fā)射出被TiO2直接吸收利用的紫外光。隨后我們對不同樣品進行了表征,結果表明高溫固相法制備出的上轉換材料的形貌有了較為嚴

6、重的破壞,復合光催化劑的結構表現(xiàn)為TiO2沉積在上轉換材料表面。分別在可見光和紫外光下對苯酚溶液進行光催化反應并對降解結果進行對比,研究發(fā)現(xiàn)復合光催化劑的可見光利用率遠高于純TiO2,同時結合光催化反應的結果分析了樣品的結構對光催化性能的影響。
　　 本論文分別制備出不同種類的上轉換材料并與TiO2光催化劑進行復合,通過表征研究了復合光催化劑的性能,所做工作取得了一些有意義的成果,具有一定的創(chuàng)新性,在某種程度上為TiO2的工業(yè)化