新型鈣鈦礦類光催化劑的設(shè)計合成及性能研究.pdf

1、本文采用溶膠一凝膠法(檸檬酸絡(luò)合法)在較低溫度條件下，首次成功地設(shè)計合成了一系列新型的、具有ABO<,3>型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的可見光驅(qū)動的光催化劑LaCo<,x>Ti<,1-x>O<,3>(x=0.25，0.5，0.75)，其B位被兩種金屬均以+3價化學態(tài)共同占據(jù)。并且通過TG-DTA、XRD、XPS、UV-Vis DRS、TEM、BET等測試技術(shù)和可見光光催化活性測試對其進行了表征。結(jié)果表明：與LaCoO<,3>、La<,2>Ti<,2>O

2、<,7>相比LaCo<,0.5>Ti<,0.5>O<,3>樣品具有較低的合成溫度。分析認為，原料中的Co<'2+>和Ti<'4+>離子通過電荷補償作用(charge compensation effect, CCE)使二者均易于形成Co<'3+>和Ti<'3+>離子去共同占據(jù)ABO<,3>型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的B位，這種電荷補償作用導致樣品具有較低的合成溫度。LaCo<,x>Ti<,1-x>O<,3>系列樣品的光譜吸收行為與其能帶結(jié)構(gòu)有關(guān)，其價

3、帶由O2p軌道組成，導帶由Ti3d和Co3d軌道共同構(gòu)成。這種特殊的能帶結(jié)構(gòu)使LaCo<,x>Ti<,1-x>O<,3>系列樣品均表現(xiàn)出相對較高的可見光光催化活性；可見光光催化活性除了與樣品對可見光的吸收情況有關(guān)以外，還與其B位兩種金屬的比例有關(guān)，適宜的B位金屬Co/Ti比例為1:1，即LaCo<,0.5>Ti<,0.5>O<,3>樣品的可見光光催化活性最高。 采用溶膠-凝膠法合成這種三元金屬復合氧化物，避免了傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法的