Sm-（3＋）和Gd-（3＋）共掺杂TiO_2粉体的制备和性能表征.pdfVIP

卢旭东 等 ：Sm件和 Gd”共掺杂 TiO 粉体 的制备和性能表征 Sm3+和 Gd3+共掺杂 TiO2粉体 的制备和性能表征 卢旭 东 ，姜承志 ，侯 雪 ，董 多 (]．．沈阳理工大学 装备工程学院，辽宁 沈 阳 110159；2．沈 阳理工大学 环境与化学工程学院，辽宁 沈阳 l10159) 摘 要 ： 采用溶胶一凝胶法制备 了纯 TiO ，1 Sm。 的研究较多 ，双稀土离子共掺杂的研 究较少 。而不同 或2 Gd抖单掺杂和 1 Sm抖／2 Gd抖共掺杂 TiO。 稀土离子共掺杂对 TiO 粉体光催化性能的影响机理 复合粉体 ，采用 XRD和 SEM／EDAX等技术进 行表 尚不十分明确。因此 ，有必要研究稀土离子不同组合 征 。以对亚甲基蓝 的光催化降解为 目标反应 ，评价 了 间能量传递对 TiO。粉体光催化活性 的影响 ，为进一 TiO 复合粉体 的光催化活性 ，探讨 了 Sm抖 ／Gd件共 步研制开发高活性的环境友好材料提供理论依据 。 掺杂、亚甲基蓝初始浓度和粉体投加量对 Tio。粉体 本文 以制备具有 高催化活性 的 TiO 粉体为 目 光催化活性 的影响机制。结果表 明，Sm抖 ／Gd抖共掺 的。以钛酸四丁酯为原料 ，用溶胶 凝胶法制备 Sm什 杂可以显著提 高 TiO 粉 体 的光催化 活性 ；Sm抖 ／ 和 Gd抖共掺杂的TiO 粉体 ，考察 Sm”或 Gd”单掺 Gd抖共掺杂在 TiO 粉体 中产生协 同作 用，抑制 了 杂、Sm”和Gd。共掺杂对 TiO 粉体相结构 的影响； Tio 由锐钛矿相向金红石相转变，使 TiO 粒径尺 寸 以对亚甲基蓝 (MB)光催化 降解为探针反应 ，探讨 了 减小，增大了TiO 的晶格 畸变。当亚甲基蓝初始浓 Sm”和 Gd”共掺杂、亚 甲基蓝初始浓度和粉体投加 度为4mg／L和粉体投加量为 2g／I时，TiO 复合粉体 量对 TiO 粉体光催化活性的影响机制 。 的光催 化 活性 最 高，对 亚 甲基 蓝 光 催 化 降解 率 达 一 99．71 ；降解亚 甲基蓝反应符合 LangmuirHinshel一 一 一 wa·od动力学方程 。 2．1 粉体制备 关键词 ： TiO ；光催化；Sm 和 Gd；共掺杂 按 Sm”和Gd。(质量分数 ，下同)掺杂量称取计 中图分类号 ： 0634．4 2 文献标识码 ：A 算量的硝酸钐和硝酸钆分别溶入 30mI无水 乙醇和 文章编号：1001—9731(2012)24—3393—05 2．5mL纯度为 99 三乙醇胺中，用磁力搅拌器搅拌均 匀 。将 13mI钛酸四丁酯 ，逐滴缓慢加入上述溶液 中， ， ． 一 在室温 下剧烈搅拌 2h，再加入组成为 10mI乙醇和 1972年 ，日本人 Fujishima和 Honda首次发现 lmI水 的t昆合溶液 ，搅拌 30min，得到淡黄色透 明溶 ]riO 半导体电极和金属电极组成 的原 电池 ，在光辐射 胶 。 下可以分解水 ，标志着 TiO 光催化氧化技术在环保 将制备好 的溶胶在室温 下陈化 24h，放入 101一A 中应用的开始 。纯TiO。受激发后产生的光生 电子 型烘箱中于 80℃干燥 ，直至成干凝胶 。再将干凝胶放 和光生空穴 ，复合率较高 ，光量子效率低 ，导致 TiO 入 SX2—12—10电阻炉 中，以 1o℃／min速度升温 ，在 的光催化效率不高，限制了TiO。的应用。 540。C煅烧 4h，研磨后得所需粉体。 稀土离子掺杂可以延长 TiO 表面光生电子和光 2．2 粉体表征 生空穴分离时间，降低 电子和空穴 的复合率 ，提高 用 RigakuD／max—RB型 x