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《河北工业大学》 2005年
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电气石、稀土、二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究

孟军平  
【摘要】:本工作综合利用电气石矿物材料的天然电极性和辐射红外线性能、稀土元素的变价性能以及TiO_2的光催化性能,首先制备了含电气石、稀土、二氧化钛复合溶胶,然后分别在不锈钢网、镍网、不锈钢板载体上制备了含有适量电气石和稀土的电气石、稀土、TiO_2复合薄膜以及电气石、稀土、TiO_2复合粉末,研究材料的制备技术、结构、性能和稀土/TiO_2在电气石表面上的晶体生长机理、电气石促进TiO_2光催化反应机理。通过检测经电气石作用的水的电导率、表面张力、溶解氧的变化,研究了电气石电极性和辐射的红外线对电气石、稀土、二氧化钛光催化体系的影响。主要研究结论如下: (1) 用溶胶-凝胶技术制备了电气石、稀土、二氧化钛复合溶胶,经不同的处理工艺可分别得到电气石、稀土、二氧化钛复合粉末和薄膜。制备电气石、稀土、TiO_2复合粉末的最优工艺参数为:电气石含量为6wt%,稀土含量为0.8wt%。热处理温度为600℃;热处理时间为2h;制备电气石、稀土、TiO_2薄膜的最优工艺参数为:电气石含量为0.04wt%,稀土含量为0.1wt%。热处理温度为600℃;热处理时间为2h。 (2) 用溶胶-凝胶工艺在不锈钢板、不锈钢网、镍网表面制备T/RE/TiO_2薄膜,该薄膜在不锈钢板表面主要由数个针状物组成的直径约2μm的球状物和蜂窝状物构成。在不锈钢网表面主要由数个针状物组成的直径约2μm的球状物构成,该结构具有较强的光催化活性。可有效地降解甲基橙、空气中的甲醛等有害物质,杀灭细菌。 (3) 电气石、稀土、二氧化钛三者协同作用,可显著提高TiO_2光催化活性:当T/RE/TiO_2复合催化剂受到紫外线照射时,Ce~(4+)在光激发下很容易捕获光生电子生成Ce~(3+)起到光生电子捕获剂的作用,阻止了光生电子与空穴的再复合,此外,Ce~(4+)和TiO_2形成CeO_2-TiO_2二元系统,相当于在二氧化钛中插入新能级,这就扩大了光谱响应范围,提高了光催化效率。在电气石电场作用下,光生电子被牢固的吸附在电气石的阳极,进一步避免了光生电子和空穴的重新复合,在远红外线和电场的综合作用下,电气石加速了水的离子化进程,有利于·OH的形成,从而可提高光催化净化效率。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB332

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【引证文献】
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【参考文献】
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