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《中国矿业大学(北京)》 2010年
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稀土掺杂纳米TiO_2的制备、性能及机理研究

许文苑  
【摘要】: 本项研究以超声波-溶胶-凝胶法制备了Y3+、La3+掺杂TiO2粉体与薄膜,探讨了胶凝过程的主要影响因素与动力学,获得了优化的制备工艺条件。应用XRD、SEM、TEM、EDAX、FT-IR、UV-vis等现代测试手段对样品的组成、结构与性能进行了表征。基于实验、测试并结合理论分析,对稀土掺杂的机理进行了探讨。结果表明:稀土掺杂纳米材料具有锐钛矿相结构,晶粒度在18nm以下,稀土离子主要以稀土氧化物(RE2O3)形式均匀分布在TiO2晶格中,稀土掺杂引起了TiO2光学吸收边的“红移”。以铀酰离子与甲基橙为对象,系统地探讨了稀土掺杂纳米材料的吸附性能与吸附机理,结果表明稀土掺杂纳米材料具有很强的吸附能力,吸附动力学符合Lagergren准二级反应模型,吸附等温式都符合Langmuir方程,为物理吸附与化学吸附共同作用的结果。稀土离子掺杂降低了TiO2晶格中空穴和电子重新复合的几率,稀土掺杂纳米材料对甲基橙的降解在紫外光与可见光下均表现出良好的光催化活性;光催化降解过程符合Langmuir-Hinshelwood拟一级动力学模型与Langmuir方程。稀土掺杂薄膜在紫外光与可见光下也具有良好的光生亲水性,是薄膜表面的污染物光催化降解与薄膜表面结构改变共同作用的结果。
【学位授予单位】:中国矿业大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O614.411

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