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《武汉理工大学》 2007年
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La掺杂TiO_2/高岭石光催化材料的制备及应用研究

武丽娟  
【摘要】: 纳米TiO_2因其光催化活性高、无毒、价廉、稳定性好而引起人们广泛关注。但是TiO_2的带隙较宽(3.2ev),能利用的太阳能仅占太阳能总量的大约3%,论文采用稀土La掺杂以拓宽TiO_2光谱响应范围并提高其可见光催化能力。 论文采用sol-gel法制备了La掺杂TiO_2/高岭石光催化材料。研究了掺杂量、焙烧温度、焙烧时间、水解温度和水解时间五种因素对催化剂光催化活性的影响。分别以模拟印染废水酸性红G、罗丹明B和偶氮染料工业废水为反应物,研究了La掺杂TIO_2/高岭石光催化剂的液相光催化性能,考察了降解条件对其光催化性能的影响,着重考察了多种因素(催化剂用量,反应时间,废水pH值,光照条件,氧化助剂H_2O_2)对La掺杂TiO_2/高岭石光催化剂紫外光下光催化降解污染物的影响以及催化剂在自然光下的光催化反应活性。分别采用XRD、Raman、FTIR和TEM技术对光催化剂的晶体结构、分子结构及表面形貌加以表征,探讨了La掺杂对TiO_2/高岭石基光催化剂光催化活性的影响和稀土离子掺杂机理。结论如下: 1.La掺杂TiO_2/高岭石光催化剂的最佳制备条件为:掺La量0.5%,焙烧温度550℃,焙烧时间2h,水浴温度50℃,水浴时间3h。 2.XRD、Raman、FTIR和TEM分析。样品XRD光谱显示:La掺杂后,高岭石基材表面TiO_2晶体为锐钛矿相,未见金红石相的X衍射特征峰,与Raman光谱测试结果一致;FTIR测试表明La至少被复合到TiO_2晶体表面或进入TiO_2晶体中。由于热效应差异导致TiO_2晶型转变温度发生改变,提高了TiO_2由锐钛矿相向金红石相的转变温度。TEM照片显示,TiO_2晶体颗粒均匀分布在片状基材高岭石表面。 3.研究表明,紫外光下,La掺杂后的光催化剂对酸性红G溶液、罗丹明B溶液和偶氮染料工业废水的脱色率最高分别为97.03%、98.18%和99.57%,比未掺杂样品对废水脱色率分别提高了14.36%、17.45%和12.34%;自然光下,La掺杂催化剂比未掺杂样品对酸性红G溶液、罗丹明B溶液和偶氮染料工业废水的脱色率也分别提高了13.87%,6.73%和5.96%。La的掺杂能有效地使TiO_2的光谱响应范围向可见光区拓展。 4.废水初始pH值对其脱色率有明显影响。在强酸性条件下,催化剂废水的脱色率均在90%以上。 5.适量外加H_2O_2能促进·OH的生成,提高光催化反应速率和效率。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TD985

【参考文献】
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