鐵、鑭摻雜納米TiO2的制備及光催化性能研究.pdf

1、近年來,利用半導(dǎo)體光催化劑處理環(huán)境污染物已引起世界關(guān)注。納米二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋瘎┚哂谢瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,價(jià)廉易得,無毒等優(yōu)點(diǎn),受到國(guó)內(nèi)外的廣泛重視,但是二氧化鈦也存在一些缺陷,其光生電子.空穴的復(fù)合率高,量子效率偏低,光催化性能不突出,納米TiO2禁帶寬度大(3.2eV),只能利用占太陽(yáng)光譜范圍3-5％的紫外光部分,對(duì)太陽(yáng)光的有效利用率低和較低的光量子效率是限制光催化實(shí)用化和工業(yè)化的主要原因。因此,對(duì)納米TiO2的改性研究,以降低催化劑的光生

2、電子-空穴的復(fù)合率,提高其催化性能和對(duì)可見光的利用率具有重大的研究意義。
　　 本文采用金屬離子摻雜改性TiO2,以提高其光催化活性和對(duì)可見光利用率。溶膠凝膠法制備了Fe3+、La3+單摻雜及Fe-La共摻雜納米TiO2光催化劑,考察了原料配比、煅燒溫度對(duì)納米TiO2的晶型組成、粒徑大小以及催化活性的影響,采用XRD、XPS、FS和UV-Vis等手段對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)、成分、形貌以及光譜特性進(jìn)行表征。以甲基橙溶液為光催化反應(yīng)的目標(biāo)化合

3、物,考察了摻雜納米二氧化鈦在紫外光和可見光下光催化活性的影響,從動(dòng)力學(xué)角度分析了有機(jī)物的降解過程,結(jié)果表明:
　　 以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體,冰醋酸為抑制劑,溶膠凝膠法制備的500℃煅燒的納米TiO2均呈銳鈦礦型,鐵鑭摻雜納米TiO2粉體粒徑比未摻雜納米TiO2粉體的粒徑小,鐵鑭共摻雜納米TiO2粉體粒徑最小為6.1 nm,表明金屬共摻雜更好地抑制納米晶體生長(zhǎng)。鐵鑭共摻雜改變了Ti和O的結(jié)合能峰位,摻雜Fe3+進(jìn)入了TiO2晶格網(wǎng)絡(luò)

4、,La3+是以La2O3的形式存在的,說明溶膠-凝膠法可以有效地?fù)诫sFe3+、La3+部分進(jìn)入到TiO2的晶格。鐵鑭摻雜納米TiO2的紫外-可見吸收邊帶位置發(fā)生明顯的紅移現(xiàn)象。熒光強(qiáng)度越小,電子-空穴復(fù)合率降低,光催化劑的光催化活性也越高。
　　 鐵鑭摻雜納米TiO2光催化劑的光催化活性無論在紫外光下還是可見光下都得到明顯提高,其中La3+的最佳摻雜量為0.6％,Fe3+的最佳摻雜量為0.01％,最佳熱處理溫度為500℃。稀土-