Tm、N摻雜TiO2納米復(fù)合光催化劑的制備及性能研究.pdf

1、本文以提高納米 TiO2的太陽(yáng)能利用率、抑制光生電子和空穴復(fù)合、提高量子化效率為目的，開(kāi)發(fā)出高性能的TiO2納米復(fù)合光催化劑，為利用光催化技術(shù)治理環(huán)境污染提供了新型光催化材料。
　　利用溶膠-凝膠法制備Tm摻雜TiO2納米復(fù)合光催化劑，采用XRD、DRS和PL技術(shù)研究了Tm摻雜量和焙燒溫度對(duì)樣品的相結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸、光吸收及光致發(fā)光性能的影響；以亞甲基藍(lán)（MB）溶液的光催化降解評(píng)價(jià)其紫外光活性。結(jié)果表明：低量Tm摻雜強(qiáng)烈抑制TiO2

2、由銳鈦礦相向金紅石相轉(zhuǎn)變，但隨Tm摻雜量增加，抑制相變作用減弱。Tm摻雜導(dǎo)致樣品的紫外吸收能力略有降低，光吸收帶邊藍(lán)移。Tm摻雜樣品的PL譜強(qiáng)度降低與其紫外光活性升高順序并不完全一致。當(dāng)Tm摻雜量為0.075wt％，焙燒溫度為550℃時(shí)，制得的Tm摻雜TiO2納米復(fù)合光催化劑呈雙相結(jié)構(gòu)，銳鈦礦相占91%，晶粒尺寸為24.48nm，其紫外光活性最佳。紫外光活性提高的主要根源是Tm摻雜能有效促進(jìn)TiO2納米光催化劑表面光生e-/h+的分離，

3、提高量子化效率。
　　在此基礎(chǔ)上，采用溶膠-水熱法系統(tǒng)開(kāi)展Tm、N單摻雜及共摻雜TiO2納米復(fù)合光催化劑的制備工藝研究，利用XRD、BET、XPS、FT-IR、DRS及PL技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)性能表征，探討了Tm和N摻雜對(duì)TiO2光活性的影響機(jī)制。結(jié)果表明：當(dāng)Tm摻雜量為0.075%,焙燒溫度為550℃時(shí),制得的Tm摻雜樣品紫外光活性為63.19%，比光活性為5.92×10-5mol·g-1·h-1，是溶膠-凝膠法制備的Tm摻雜樣品

4、(比光活性為8.64×10-6mol·g-1·h-1)的6.85倍。當(dāng)氨水添加量為2mL，焙燒溫度為440℃時(shí)，制得的N摻雜樣品可見(jiàn)光活性為62.63%，比光活性為5.87×10-5mol·g-1·h-1，是溶膠-凝膠法制備的N摻雜樣品(比光活性為6.59×10-6 mol·g-1·h-1)的8.91倍。顯然，采用溶膠-水熱法制得的樣品微觀織構(gòu)特性好、結(jié)晶度高、粒徑小，光活性高，說(shuō)明溶膠-水熱法明顯優(yōu)于溶膠-凝膠法。Tm摻雜導(dǎo)致樣品光生