鑭系元素離子摻雜TiO-,2-材料的制備及其在光催化降解咪唑中的應(yīng)用研究.pdf

1、工業(yè)廢水中有毒雜環(huán)化合物的處理是一個(gè)具有重大實(shí)用價(jià)值的研究課題。本文在綜述二氧化鈦光催化劑的制備和光催化氧化處理有機(jī)廢水的基礎(chǔ)上，較為系統(tǒng)的研究了二氧化鈦光催化劑的制備、鑭系元素離子改性二氧化鈦及其在光催化降解咪唑中的應(yīng)用。結(jié)果表明，采用溶膠-凝膠法制備的二氧化鈦光催化降解雜環(huán)化合物咪唑，具有工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，操作條件易控制，光源的利用率高，有效降解有毒污染物和無(wú)二次污染等突出優(yōu)點(diǎn)，具體研究?jī)?nèi)容如下： (1)以四氯化鈦為原料，采用溶

2、膠-凝膠法制備TiO2粉體，對(duì)比研究了不同的溶膠體系、焙燒溫度等條件所制得的TiO2粉體的光催化性能。結(jié)果表明，以乙醇為溶劑的溶膠體系，并在500℃空氣氣氛中焙燒2小時(shí)所得的TiO2具有較高的催化活性，對(duì)咪唑的降解性能較好。 (2)為了進(jìn)一步提高TiO2的光催化活性，制備了La3+，Ce3+，Pr3+，Nd3+，Sm3+，Eu3+，Tb3+，Dy3+，Ho3+，Tm3+等不同鑭系元素離子摻雜的TiO2光催化劑，用X-射線衍射(X

3、RD)，X-射線光電子能譜(XPS)，光致發(fā)光光譜(PLS)和表面光電壓譜(SPS)等表征手段對(duì)摻雜改性的TiO2進(jìn)行了表征，并且在紫外光照射下測(cè)試了其光催化性能。結(jié)果表明稀土離子摻雜可以有效提高TiO2表面光激發(fā)載流子的分離效果，從而提高了TiO2的光催化活性?？疾炝瞬煌⊥岭x子濃度對(duì)摻雜TiO2光催化劑性能的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)不同濃度Tb3+摻雜TiO2的光催化活性隨Tb3+濃度的增加先升高后下降，摻雜2％的Tb3+效果最好。另外，樣品

4、的催化活性順序與表面光電壓譜(SPS)強(qiáng)度順序一致，與它們的光致發(fā)光光譜(PLS)信號(hào)強(qiáng)度順序相反。由此，SPS和PLS兩種表征可以作為初步比較半導(dǎo)體光催化活性的判據(jù)。SPS的信號(hào)越強(qiáng)，PLS的信號(hào)越弱，所得材料的光催化活性越高. (3)研究了2％Tb3+摻雜TiO2光催化劑在紫外光下光催化氧化咪唑的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。試驗(yàn)中研究了幾種不同濃度的咪唑光催化降解行為，結(jié)果表明咪唑的光催化降解服從一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，光催化氧化過(guò)程的反應(yīng)速率