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Rb-TiO_2材料的制备及光催化机理的研究

贾璐  
【摘要】:纳米TiO_2作为光催化材料在解决环境污染方面有广阔的前景。采用溶胶-凝胶法能够制得纳米TiO_2,但在实际应用中仍然存在量子效率低、材料的形貌不易于控制、难于大规模生产等问题。本文针对以上问题,在溶胶中添加硝酸铷优化溶胶配方,并采用喷雾干燥工艺优化了自然陈化干燥步骤,进而探究了焙烧温度对Rb-TiO_2光催化效果的影响。最后初步讨论了 Rb掺杂对TiO_2光催化效果的影响机理。采用溶胶-凝胶法,以硝酸铷为改性剂,制备了铷掺杂浓度为0.1%~8%的Rb-TiO_2,并考察了掺杂浓度及pH值与TiO_2光催化效果之间的关系。结果表明Rb掺杂对TiO_2光催化效果的提高效果显著。当pH值为1.8、Rb掺杂浓度为0.20%时,Rb-TiO_2光催化效果最佳。比较了喷雾干燥和自然陈化干燥两种工艺制得样品的光催化效果的差异。结果表明,与自然陈化干燥工艺相比,喷雾干燥工艺制得Rb-TiO_2的光催化效果提高了 30%以上。考察了焙烧温度对Rb-TiO_2光催化效果的影响。数据表明,喷雾干燥和自然陈化干燥两种工艺制备Rb-TiO_2的最适宜焙烧温度不同,分别为650℃和550℃。经多重优化后制得的Rb-TiO_2在25min时对亚甲基蓝的降解率可达90%以上。最后,采用XRD、XPS、TEM、PL分析以及UV-Vis等多种分析测试手段,探究Rb掺杂对TiO_2光催化效果的影响机理。XRD及TEM的测试结果表明,Rb的掺杂可使Rb-TiO_2晶粒尺寸细化;荧光光谱测试结果表明,Rb掺杂可减弱e--h+的复合;XPS和UV-vis表明Rb掺杂还可以缩小TiO_2的带隙宽度,促进其吸收光谱红移。


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