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稀土掺杂TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

王添辉

  采用溶胶-凝胶-浸渍法制备Eu/TiO_2/SiO_2光催化剂,并通过XRD、FT—IR、EPR等手段进行了表征。结果表明,掺入Eu~(3+)和Si~(4+),阻止了TiO_2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变,使TiO_2的粒径减小,且Eu~(3+)能够促进部分Si~(4+)进入TiO_2的晶格中。以甲基橙为光催化反应模型化合物,考察了光催化剂的活性。测定了甲基橙在不同光催化剂上的吸附常数,并探讨催化剂对甲基橙的吸附机理。按质量分数计算,Eu~(3+)的最佳掺入量W_(Eu)=0.03%,Si~(4+)的最佳含量W_(SiO_2)=39.06%,且Eu~(3+)和Si~(4+)同时掺入TiO_2光催化剂产生协同催化作用,从而显著地提高了TiO_2的光催化活性。用溶胶-凝胶-浸渍法和光沉积法制备了系列Pt/RE/TiO_2光催化剂,通过XRD和电化学等手段进行了表征。以甲醛为电子给体,考察了光催化剂在紫外光照射下的制氢活性。发现稀土掺杂提高了TiO_2光催化制氢能力,其顺序分别为La/TiO_2>Sm/TiO_2>Eu/TiO_2>Dy/TiO_2>Er/TiO_2。计算晶格畸变应力e数据表明,部分Ti~(4+)进入表面稀土氧化物的晶格中。电化学实验表明稀土掺杂YiO_2的平带电位负移,其原因可解释为晶格畸变促使费米能级升高,导致催化剂导带的平带电位负移,因此导带上被激发电子具有更强的还原能力,从而有利于光催化制氢活性的提高。……   
[关键词]:二氧化钛;光催化;稀土;甲基橙;制氢
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南昌大学2005年