几种钙钛矿和钛基材料合成、表征及其光催化性能

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1、摘要摘要近年来，环境污染的治理已成为人们急需解决的热点问题。光催化技术作为一种新型、高效、“绿色"的环境治理技术日益受到人们的广泛关注，具有广阔的开发应用前景。Ti02光催化剂以其稳定、无毒、廉价的优点而受到人们的青睐，但其光子效率低、较大的禁带宽度、纳米粒子难以分离和回收等缺点使其应用受到很大限制。本文从影响能带结构和电子一空穴复合率等关键因素入手，制备了几种具有可见光催化活性的钙钛矿结构的复合氧化物以及板钛矿型及其与锐钛矿型复合的混晶Ti02光催化剂，通过对Ti02溶胶的改性制备了N掺杂Ti02并尝试负载到天然沸石上，取得了一些具有重要意义的结果。1)用微波

2、辅助合成的方法，水为介质，以纳米级活性炭为模板剂，尿素为均相沉淀剂，利用聚乙烯醇的大分子空间位阻效应和网格作用，合成了LaFe03，EuFe03，GdFe03，SmFe03四种纳米钙钛矿结构的化合物。该法制得的纳米颗粒焙烧时间短，不需要研磨，且分布均匀、分散性好。经表征该四种化合物均具有较好的结晶度，呈多孔疏松状，在可见光区域具有较好的可见光吸收性能，其中LaFe03在可见光下对RhB的光催化活性最高。2)Ti02是一种重要的无机材料，主要有锐钛矿、金红石、板钛矿三种晶型。板钛矿型Ti02是一种亚稳相而限制了其进一步应用。本文在碱性条件下通过水热反应合成了板钛矿

3、型Ti02，经XRD、江苏大学硕士学位论文Raman等表征为单一的板钛矿结构且具有较好的结晶度；并通过调节反应条件合成了不同含量的锐钛矿和板钛矿的混晶Ti02，并通过XRD、Raman、TEM、HRTEM等对样品的结构、形貌等进行了表征，由于混晶效应促进了光生电子和空穴的分离，混晶Ti02比单相Ti02表现出更高的可见光催化活性，板钛矿和锐钛矿的组成分别为63．1％和36．9％时光催化活性最高。3)采用三乙胺对Ti02溶胶进行改性，并通过水热处理合成了N掺杂Ti02，经XRD表征该化合物以锐钛矿为主含有少量的板钛矿，经FT-IR测试发现N掺杂进入Ti02晶格中形

4、成了Ti．O-N结构，该化合物在可见光区域具有一定的光吸收性能，比Ti02具有更小的禁带宽度，光吸收阈值拓展到800nm左右。在模拟太阳光下考察了其光催化活性，并研究了水热反应温度及三乙胺用量对其光催化活性的影响。4)将制得的N掺杂Ti02负载到天然沸石上，增加其表面积，提高吸附性能，但未能提高光催化活性，这可能与负载方法和催化剂用量等因素有关，有待于进一步研究。关键词：光催化，钙钛矿，板钛矿，混晶，N掺杂，负载ABSTRACTInrecentyears，asenviromentalpollutiondeterioratesrapidly,itscontrolh

5、asahotcurrentissuewhichneedstosolveurgently．Photocata—lytictechnology,asanovel，high-efficientand“green”poilu—tion—controllingtechnology,hasreceivedwideandincreasingattentionfromthepublic，thereforehasownedavastpotentialofdevelopmentandapplication．Ti02hasbeenwellestablishedasonechoiceo

6、fthephotocatslystbecauseofitsstablity,non—toxicityandavailablityinthemarket；however,itsfurtherapplicationhasbeenlimitedbythefactofthelowefficiencyofphotocatalysis，bigenergyofbandgapanddiffi—cultyinseparationofnanozisedphotocatalystfromthetreatedwater．Consideringtheproblemsabove，wedev

7、otedtotheexplorationofmoreeffectivephotocatalystsbyincreasingtheefficiencyofchargeseparationandextendingthephoto—harvestingrange．Inthisstudy,someperovsikitecompoundswithvisiblelightcatalyticactivityweresynthe—sized，andpurebrookite—typeTi02aswellasbrookite—anatasebiphaseTi02wasalsopre

8、pared．Withth