鑭摻雜二氧化鈦納米管微波法制備及光催化性能研究.pdf

1、納米材料的概念是在20世紀(jì)中葉被科學(xué)界提出的，是當(dāng)今新型材料，并日益得到廣泛重視和深入研究，是新材料研究中最富有活力，對社會、經(jīng)濟發(fā)展有著重要影響的研究對象。目前，納米材料已經(jīng)在化工、國防、電子、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域展示出良好、實質(zhì)的應(yīng)用前景。納米TiO2是一種氧化能力強、無毒無害、反應(yīng)速度快、降解效率較高、無二次污染的新型光催化劑，因其優(yōu)異的光學(xué)性能、催化性能和光電轉(zhuǎn)換性能，引起人們極大關(guān)注。其中，TiO2納米管具有更大的比表面積，在光催化降解

2、大氣和水中的污染物、清潔能源等方面有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文研究的微波合成法是利用微波對水的介電作用進行合成，是一種新型合成納米管的方法，其合成機理尚不明確，且存在很多爭議。與傳統(tǒng)方法相比，微波法具有反應(yīng)靈敏、加熱速度快、受熱體系均勻等優(yōu)點。但現(xiàn)階段而言，國內(nèi)外對其報道極少，對摻雜TiO2納米管的微波法制備及光催化性能研究更是少有提及。
　　 本文利用溶膠-凝膠法制備了鑭摻雜納米粉，并且以納米粉為前驅(qū)物，利用微波制備

3、了稀土鑭摻雜的TiO2納米管，同時對它們進行光催化性能對比。利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、比表面儀、熒光光譜儀和X射線衍射儀等對試樣形貌、結(jié)構(gòu)和組成進行表征，并對其形成機理進行分析。
　　 結(jié)果表明：利用溶膠-凝膠法制備的作為前驅(qū)物的TiO2納米粉體粒徑在40～60nm之間，摻雜使納米粉體的顆粒形狀更不規(guī)則，其顆粒表面更加粗糙，導(dǎo)致比表面積增加。利用微波法以TiO2納米粉為前驅(qū)物，可以制得形貌比較完整的TiO2納米管

4、，摻雜鑭的TiO2納米管外徑約為8～20nm，內(nèi)徑約為6～18nm，長約50～100nm；未經(jīng)HCl酸洗的TiO2納米管在電鏡下非常完整，而經(jīng)過HCl酸洗的TiO2納米管在電鏡下觀察則發(fā)現(xiàn)其局部遭到破壞。TiO2納米管的形成可用納米粉體在微波和NaOH的共同作用下首先解離為TiO2納米薄片，TiO2納米薄片經(jīng)卷曲形成納米管進行解釋。
　　 以甲基橙為目標(biāo)降解物，研究了銳鈦礦型納米TiO2的光催化性能。納米TiO2試樣在15W紫外