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《广西大学》 2007年
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Fe~(3+)/(W~(6+),La~(3+))共掺杂纳米TiO_2的制备、表征及其光催化性能研究

周泽广  
【摘要】: 人们选用适当的金属离子对TiO_2粒子进行共掺杂的研究发现,各金属离子之间的协同作用能使电子与空穴得到有效地分离,从而具有比掺杂单一元素的光催化剂更高的光催化活性。本文首先采用溶胶凝胶法制备了Fe~(3+)/W~(6+)、Fe~(3+)/La~(3+)共掺杂纳米TiO_2光催化剂,借助X—射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和荧光光谱(PL)等多种分析方法对金属离子共掺杂纳米TiO_2光催化剂进行表征,并以甲基橙为目标污染物研究了共掺杂纳米TiO_2的光催化性能。SEM及XRD等检测分析结果表明:共掺杂纳米TiO_2的形状以球形为主,粒径约为20 nm,晶型为锐钛矿型;粒子表面吸附了大量的水分子和羟基;共掺杂TiO_2纳米粒子并没有引起新的荧光现象,Fe~(3+)和W~(6+)、Fe~(3+)和La~(3+)产生了协同作用,有效抑制了光生电子和空穴的复合。 共掺杂纳米TiO_2粒子对甲基橙光催化氧化降解实验结果表明:Fe~(3+)/W~(6+)、Fe~(3+)/La~(3+)共掺杂纳米TiO_2的光催化活性比未掺杂或单一掺杂0.05%Fe~(3+)纳米TiO_2的光催化活性都高,在低压汞灯下光照60 min后,甲基橙的降解率达到85%以上。当Fe~(3+)/W~(6+)、Fe~(3+)/La~(3+)掺杂浓度分别为0.05%和0.04%、0.05%和0.03%时,催化剂的降解能力最强,降解率达到94%左右。 本文还采用水热法制备了TiO_2纳米带。纳米带的产量非常高,带的厚度多在20~50 nm之间,长度可达几微米。水热法制备的TiO_2纳米带具有锐钛矿、板钛矿以及金红石等晶型,在300℃煅烧1.5 h后金红石型含量增加,且带的形状能够较好的保持。TiO_2纳米带对甲基橙光催化氧化降解实验结果表明:TiO_2纳米带也表现出了较高的光催化活性,在低压汞灯下光照60 min后,甲基橙的降解率达到86%以上。
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O643.36

【参考文献】
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