鑭系元素離子摻雜TiO-,2-材料的制備及其在光催化降解咪唑中的應用研究.pdf

1、工業(yè)廢水中有毒雜環(huán)化合物的處理是一個具有重大實用價值的研究課題。本文在綜述二氧化鈦光催化劑的制備和光催化氧化處理有機廢水的基礎上，較為系統(tǒng)的研究了二氧化鈦光催化劑的制備、鑭系元素離子改性二氧化鈦及其在光催化降解咪唑中的應用。結果表明，采用溶膠-凝膠法制備的二氧化鈦光催化降解雜環(huán)化合物咪唑，具有工藝設備簡單，操作條件易控制，光源的利用率高，有效降解有毒污染物和無二次污染等突出優(yōu)點，具體研究內容如下： (1)以四氯化鈦為原料，采用溶

2、膠-凝膠法制備TiO2粉體，對比研究了不同的溶膠體系、焙燒溫度等條件所制得的TiO2粉體的光催化性能。結果表明，以乙醇為溶劑的溶膠體系，并在500℃空氣氣氛中焙燒2小時所得的TiO2具有較高的催化活性，對咪唑的降解性能較好。 (2)為了進一步提高TiO2的光催化活性，制備了La3+，Ce3+，Pr3+，Nd3+，Sm3+，Eu3+，Tb3+，Dy3+，Ho3+，Tm3+等不同鑭系元素離子摻雜的TiO2光催化劑，用X-射線衍射(X

3、RD)，X-射線光電子能譜(XPS)，光致發(fā)光光譜(PLS)和表面光電壓譜(SPS)等表征手段對摻雜改性的TiO2進行了表征，并且在紫外光照射下測試了其光催化性能。結果表明稀土離子摻雜可以有效提高TiO2表面光激發(fā)載流子的分離效果，從而提高了TiO2的光催化活性?？疾炝瞬煌⊥岭x子濃度對摻雜TiO2光催化劑性能的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)不同濃度Tb3+摻雜TiO2的光催化活性隨Tb3+濃度的增加先升高后下降，摻雜2％的Tb3+效果最好。另外，樣品

4、的催化活性順序與表面光電壓譜(SPS)強度順序一致，與它們的光致發(fā)光光譜(PLS)信號強度順序相反。由此，SPS和PLS兩種表征可以作為初步比較半導體光催化活性的判據(jù)。SPS的信號越強，PLS的信號越弱，所得材料的光催化活性越高. (3)研究了2％Tb3+摻雜TiO2光催化劑在紫外光下光催化氧化咪唑的動力學規(guī)律。試驗中研究了幾種不同濃度的咪唑光催化降解行為，結果表明咪唑的光催化降解服從一級反應動力學方程，光催化氧化過程的反應速率