LaFeO-,3--TiO-,2-納米復合材料的合成及其光催化性能研究.pdf

1、在尋找有效緩解全球環(huán)境污染日益嚴重的方法過程中，納米半導體光催化劑材料成為了材料學和光催化學研究的熱點。TiO2納米材料由于具有眾多獨特的性能，在光電轉換、多相光催化等領域引起廣泛關注。但是，當納米TiO2用于光電轉換和光催化材料時，其較寬的禁帶和較低的量子產率仍然是限制TiO2發(fā)展的主要原因。目前針對這兩方面問題研究者采取了多種改性措施，其中半導體復合是比較有效的擴展樣品可見光吸收范圍的一種改性方法，且一系列非TiO2體系如鈣鈦礦等的

2、新型光催化劑的研究也在逐漸升溫，但是鈣鈦礦在合成過程中存在的問題一定程度上影響著其性能的提高?；谝陨险撌?，本論文中為了解決鈣鈦礦合成過程中焙燒團聚的問題，將通過使用模板法合成鈣鈦礦型復合氧化物LaFeO3，以增加樣品的比表面積，進而提高其光催化性能；并且利用該模板法合成的LaFeO3進一步與TiO2復合，希望拓展TiO2的光學響應范圍。 本論文利用介孔SiO2 SBA—16為硬模板，以硝酸鹽為原料通過浸漬過程制備了納米LaFe

3、O3，并通過TG—DTA、XRD、BET、N2吸附—脫附、Raman、SEM、TEM、XPS、Uv—Vis、SPS等測試技術對樣品進行表征，此外，利用可見光下降解染料污染物來評價樣品的光催化性能。結果表明：所合成納米LaFeO3具有高的比表面積，其比表面積遠遠超過了傳統(tǒng)的檸檬酸絡合法所合成的樣品。隨著熱處理溫度升高，所合成的納米LaFeO3的結晶度逐漸變高，即使在焙燒溫度為800℃時，納米LaFeO3的比表面積值仍然保持在85㎡·g—1

4、。高的比表面積與粒子尺寸分布在納米級和其多孔結構有關。在可見光催化降解羅丹明B的結果中可以看到：所有納米LaFeO3的樣品的可見光活性都高于商品TiO2 P25，并且隨著樣品焙燒溫度升高其活性逐漸提高，這主要與樣品具有大的比表面積和高的結晶度導致的光生載流子分離效率增加有關。 文中還利用納米TiO2水熱粒子與以上方法合成的納米LaFeO3復合，合成了LaFeO3-TiO2復合半導體材料，復合樣品LaFeO3-TiO2分別使用XR

5、D，TEM，Uv—visDRS，SPS等方法進行表征，還利用可見光和紫外—可見光下降解羅丹明B來評價樣品的光催化性能，表征結果表明：少量LaFeO3的加入即有較強的抑制TiO2晶相轉變的作用，而且光學吸收性能顯示LaFeO3-TiO2不但可以吸收紫外光，而且具有明顯的可見光吸收。通過分析表征結果，初步得出抑制相變機制是由于LaFeO3的多孔結構和小尺寸的TiO2水熱粒子的相互結合，使得部分TiO2粒子被固定于多孔LaFeO3表面，有效抑

6、制TiO2的相變。光催化結果顯示：不僅LaFeO3-TiO2的紫外光活性遠遠超過純TiO2最好活性的樣品，而且其可見光活性也大大超過了純LaFeO3活性最好的樣品。光催化結果很好的驗證了光學吸收性能表征結果。分析其活性提高機制主要是由于復合樣品中有銳鈦礦相TiO2，金紅石相TiO2以及LaFeO3三種晶相形成三相結，它們之間相互作用，不但使樣品對光響應的范圍向可見光擴展，而且因相轉變溫度升高，增加銳鈦礦相TiO2的結晶度，即有較高的光生