非化學(xué)計(jì)量LaFeO3-δ-TiO2的溶劑熱制備及光催化性能.pdf

1、近年來，半導(dǎo)體作為先進(jìn)的多功能材料已廣泛應(yīng)用于光催化領(lǐng)域。二氧化鈦(TiO2)作為一種n型半導(dǎo)體，具有安全無毒、成本低廉、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是TiO2帶隙較寬(Eg=3.2eV)，對可見光的響應(yīng)能力較弱，從而影響TiO2在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，對TiO2改性拓寬可見光的響應(yīng)范圍，成為光催化研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。LaFeO3作為p型半導(dǎo)體材料，帶隙較窄(2.07~3.87eV)，能較好的響應(yīng)可見光，但是光激發(fā)后產(chǎn)生的電子-空穴對容易重組，

2、影響光催化活性。所以，通過摻雜對LaFeO3進(jìn)行改性，有利于抑制電子-空穴重組，提高光催化活性。又因A-位非化學(xué)計(jì)量能促進(jìn)晶格扭曲，在某種程度上利于氧空位的無序，進(jìn)而改善材料的性能。因此，本論文采用簡單的溶劑熱法制備非化學(xué)計(jì)量LaFeO3/TiO2納米材料，對其進(jìn)行一系列的結(jié)構(gòu)表征，研究樣品的結(jié)構(gòu)、形貌以及光催化活性，并分析和探討其光催化機(jī)理。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　(1)采用簡單的溶劑熱法制備LaFeO3、La0.8Sr0

3、.2FeO3-δ以及非化學(xué)計(jì)量的(La0.8Sr0.2)xFeO3-δ(x=0.97、1.03)納米顆粒。采用X射線衍射光譜(XRD)，透射電子顯微鏡(TEM)，紫外可見漫反射光譜(UV-vis)，X射線光電子能譜(XPS)等手段對樣品的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，以孔雀石綠(MG)光降解為模型反應(yīng)，在最大吸收波長下(616.9nm)考察材料的光催化性能。結(jié)果表明：Sr2+的摻入減小了晶粒尺寸，致使晶體產(chǎn)生晶格畸變并形成氧空位，抑制電子-空穴重

4、組，增大量子效率；摻入Sr2+并改變非化學(xué)計(jì)量，使得催化劑在可見光區(qū)域有較強(qiáng)的光吸收，比表面積也隨之改變，其中(La0.8Sr0.2)1.03FeO3-δ的比表面積最大(20.1644m2/g)，此時(shí)的可見光降解效率也最高(83.8％)?？傊?，Sr2+摻雜及非化學(xué)計(jì)量LaFeO3的可見光催化活性均高于純LaFeO3。
　　(2)采用溶劑熱法制備不同復(fù)合比例的LaFeO3/TiO2微納米材料，并對樣品進(jìn)行表征及可見光降解測試。半導(dǎo)體

5、LaFeO3與TiO2復(fù)合后，可以抑制電子-空穴重組，增大量子效率。n(LaFeO3):n(TiO2)由1:0.25增大到1:0.75時(shí)，光催化效率逐漸增大，繼續(xù)增大物質(zhì)的量比到1:1、1:1.25時(shí)，復(fù)合材料的帶隙變寬，對可見光的響應(yīng)能力減弱，光催化效率反而降低。依據(jù)光催化活性測試結(jié)果，優(yōu)化LaFeO3/TiO2最佳的復(fù)合比例。
　　(3)根據(jù)優(yōu)選的最佳復(fù)合比例，利用溶劑熱法制備非化學(xué)計(jì)量(La0.8Sr0.2)xFeO3-δ/