lafeo_,3_-tio_,2_纳米复合材料的合成及其光催化性能研究

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1、黑龙江大学硕士学位论文LaFeO<,3>-TiO<,2>纳米复合材料的合成及其光催化性能研究姓名：苏海娇申请学位级别：硕士专业：物理化学指导教师：井立强20090328中文摘要iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii⋯"一／i—illiiii在寻找有效缓解全球环境污染日益严重的方法过程中，纳米半导体光催化剂材料成为了材料学和光催化学研究的热点。Ti02纳米材料由于具有众多独特的性能，在光电转换、多相光催化等领域引起广泛关注。但是，当纳米啊02用于光电转换和光催化材料时，其较宽的禁带和较低的量子产率

2、仍然是限制Ti02发展的主要原因。目前针对这两方面问题研究者采取了多种改性措施，其中半导体复合是比较有效的扩展样品可见光吸收范围的一种改性方法，且一系列非Ti02体系如钙钛矿等的新型光催化剂的研究也在逐渐升温，但是钙钛矿在合成过程中存在的问题一定程度上影响着其性能的提高。基于以上论述，本论文中为了解决钙钛矿合成过程中焙烧团聚的问题，将通过使用模板法合成钙钛矿型复合氧化物LaFe03，以增加样品的比表面积，进而提高其光催化性能；并且利用该模板法合成的LaFe03进一步与Ti02复合，希望拓展n02的光学响应范围。本论文利用介孔

3、Si02SBA．16为硬模板，以硝酸盐为原料通过浸渍过程制备了纳米LaFe03，并通过TG-DTA、XRD、BET、N2吸附一脱附、Raman、SEM、TEM、XPS、Uv．Ⅵs、SPS等测试技术对样品进行表征，此外，利用可见光下降解染料污染物来评价样品的光催化性能。结果表明：所合成纳米LaFe03具有高的比表面积，其比表面积远远超过了传统的柠檬酸络合法所合成的样品。随着热处理温度升高，所合成的纳米LaFe03的结晶度逐渐变高，即使在焙烧温度为800℃时，纳米LaFe03的比表面积值仍然保持在85m2·g～。高的比表面积与粒

4、子尺寸分布在纳米级和其多孔结构有关。在可见光催化降解罗丹明B的结果中可以看到：所有纳米LaFe03的样品的可见光活性都高于商品Ti02P25，并且随着样品焙烧温度升高其活性逐渐提高，这主要与样品具有大的比表面积和高的结晶度导致的光生载流子分离效率增加有关。文中还利用纳米Ti02水热粒子与以上方法合成的纳米LaFe03复合，合成了LaFe03-Ti02复合半导体材料，复合样品LaFe03．Ti02分别使用XRI)，TEM，Uv．vis黑龙江大学硕士学位论文DRS，SPS等方法进行表征，还利用可见光和紫外．可见光下降解罗丹明B来

5、评价样品的光催化性能，表征结果表明：少量LaFe03的加入即有较强的抑制Ti02晶相转变的作用，而且光学吸收性能显示LaFe03．Ti02不但可以吸收紫外光，而且具有明显的可见光吸收。通过分析表征结果，初步得出抑制相变机制是由于LaFe03的多孔结构和小尺寸的Ti02水热粒子的相互结合，使得部分Ti02粒子被固定于多孔LaFe03表面，有效抑制Ti02的相变。光催化结果显示：不仅LaFe03．Ti02的紫外光活性远远超过纯Ti02最好活性的样品，而且其可见光活性也大大超过了纯LaFe03活性最好的样品。光催化结果很好的验证了

6、光学吸收性能表征结果。分析其活性提高机制主要是由于复合样品中有锐钛矿相Ti02，金红石相Ti02以及LaFe03三种晶相形成三相结，它们之间相互作用，不但使样品对光响应的范围向可见光扩展，而且因相转变温度升高，增加锐钛矿相Ti02的结晶度，即有较高的光生载流子的分离效率，提高其紫外．可见光催化活性。此方法有效地扩展了催化剂光响应范围，而且钙钛矿与半导体氧化物复合的结构设计也为合成具有高活性的可见光及紫外．可见光光催化剂提供了条件。关键词：髓02改性；模板法；多孔LaFe03：LaFe03-Ti02复合：可见光催化：Abstr

7、actNanoscalesemiconductorsphotocatalystmaterialshaveattractedextensiveattentionofmaterialresearchandphotocatalyticfieldtoresolvethegravenessofenvironmentpollutionallovertheworld．NanosizedTi02hasdevelopedasanewandveryattractiveapplicationinphotoelectricconversion，he

8、terogeneousphotocatalysismaterials，duetoitsuniquecharacteristics．However,thelargebandenergyandlowefficienceofquatumsofnanosizedTi02，whichinfluenc