微波誘導(dǎo)燃燒法制備鍶、釔、銀摻雜TiO2納米材料及其光催化性能研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境污染變得越加嚴(yán)重，近幾年來，環(huán)境問題已受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。半導(dǎo)體材料已廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染處理上，如ZnO、CdS、TiO2、Fe2O3、Bi12TiO20等，在這些半導(dǎo)體材料中，TiO2因其來源豐富，價(jià)格低廉，無毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，良好的光催化性能等優(yōu)點(diǎn)成為研究者們研究的熱點(diǎn)。TiO2能夠光催化降解大部分有機(jī)物，降解產(chǎn)物為CO2、H2O和無機(jī)酸等物質(zhì)，無二次污染，因此成為21世紀(jì)最有潛力的新型能源。但是T

2、iO2禁帶寬度為3.2eV，只能吸收紫外波長(zhǎng)，對(duì)可見光利用率低，光生電子-空穴容易復(fù)合，回收困難，使其在實(shí)際應(yīng)用中受到一定限制。因此研究者們針對(duì)上述問題做了進(jìn)一步研究，主要包括摻雜金屬元素，非金屬元素，沉積貴金屬元素，以及半導(dǎo)體復(fù)合等方法來改性TiO2，可增加其在可見光下的吸收，減緩光生電子-空穴對(duì)復(fù)合速率，且光降解后容易回收。改性的合成方法主要有溶膠-凝膠法、水熱法、微波輔助法、溶液燃燒法等。本次研究主要是通過微波誘導(dǎo)燃燒方法制備Sr

3、、Y、Ag摻雜二氧化鈦納米材料及其光催化性能研究，具體研究結(jié)論如下：
　?。?）以尿素為燃料，鈦酸丁酯為鈦源和氧化劑，硝酸鍶為摻雜離子，采用微波誘導(dǎo)燃燒法制備 Sr摻雜的二氧化鈦納米材料，用 XRD、FT-IR、SEM、XPS、UV-Vis表征樣品，研究了摻鍶量對(duì)樣品光催化效率影響。XRD表明摻雜 Sr有利于銳鈦礦生成，并抑制晶粒晶化；FT-IR表明摻純TiO2和摻雜Sr的TiO2樣品中均無有機(jī)物殘留，并且摻雜后沒有新的物質(zhì)產(chǎn)生。

4、SEM表明摻雜后樣品比表面積更大；XPS表明Ti元素以Ti4+形式存在，Sr元素以Sr2+形式存在；紫外-可見漫反射（UV-Vis）表明制得樣品禁帶寬度均小于3.2eV,說明樣品可以吸收可見光。合成樣品在紫外光下降解濃度為20mg/L甲基橙溶液20min，結(jié)果表明，純TiO2降解率為52.4％，摻雜Sr樣品比純TiO2光催化效率高，且隨著摻Sr量的增加，光催化效率先增大后減小。當(dāng)摻Sr量為0.5%時(shí)，達(dá)到最大光催化效率，其最大降解率為9

5、5.6%；當(dāng)摻Sr量為1.0%，光催化降解率為93.4%。
　?。?）以尿素為燃料，鈦酸丁酯為鈦源和氧化劑，硝酸釔為摻雜離子，采用微波誘導(dǎo)燃燒法制備Y摻雜的二氧化鈦納米材料，XRD表征得到摻雜Y有利于生成銳鈦礦相，抑制晶粒生長(zhǎng)；紫外-可見漫反射（UV-Vis）表明制得的樣品在可見光范圍有部分吸收；在紫外光下催化降解濃度為20mg/L甲基橙20min，摻雜Y的樣品催化效率均高于純 TiO2（52.4%）的降解效率，且隨著摻 Y量的增

6、加，光催化效率先增加后降低。當(dāng)摻Y(jié)量為1.5%時(shí)，催化效果最佳，其降解率為95%；當(dāng)摻Y(jié)量為2.0%時(shí)，降解率為91.5%。
　?。?）以尿素為燃料，鈦酸丁酯為鈦源和氧化劑，硝酸銀為摻雜離子，采用微波誘導(dǎo)燃燒法制備Ag摻雜的二氧化鈦納米材料，并用XRD、FT-IR、SEM、XPS、UV-Vis表征樣品。XRD表征得到所制備樣品均為混晶，并且Ag能夠抑制金紅石相生成；SEM表征得摻雜后樣品形貌更分散，為細(xì)小顆粒狀；XPS表征得到摻雜