探析二氧化钛气相渗laeuer改性及光催化性能

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1、国内图书分类号：O614.41+1国际图书分类号：661.882-14工学硕士学位论文二氧化钛气相渗La/Eu/Er改性及光催化性能硕士研究生：管彩云导师：李昕副教授申请学位：工学硕士学科、专业：化学工艺所在单位：应用化学系答辩日期：2006年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O614.41+1U.D.C:661.882-14DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringGASEOUSLa/Eu/ErPERMEATIONOFTiO2ANDPHOTOCATALYTICPROPERTIESCandidate:GuanCai

2、yunSupervisor:AssociateProf.LiXinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ChemicalTechnologyAffiliation：DepaetmentofAppliedChemistryDateofDefence:June,2006Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要TiO2作为一种优良的半导体光催化剂，被广泛应用于降解废水的处理。但是，TiO2由于能带隙较宽，光生空穴和电

3、子复合速度快的缺点降低了光催化性能，因此需要进行改性。本文选择锐钛矿型TiO2作为催化剂降解甲基橙，考察了溶液的pH值、溶液的初始浓度和煅烧温度这三个因素对未扩渗的TiO2光催化降解甲基橙的影响，提出了稀土扩渗改性TiO2光催化活性的设计思想。研究了LaCl3，EuCl3和ErCl3扩渗工艺对TiO2光催化活性的影响规律，通过理论分析初步探讨了光催化降解机理。研究结果表明：溶液的pH值对甲基橙的降解影响较大，酸性条件下的脱色率大于碱性和中性条件下的脱色率；溶液的初始浓度越高，单位时间内的反应量就越高，但降解速率下降；与未煅烧的相比，600℃煅烧的TiO2的光催化活性降低。XRD测试中未检

4、测到三价稀土化合物相的存在，说明稀土离子渗入较少，XRD无法检测；但通过XPS测试检测到稀土离子以三价形式存在，Ti主4+3+要以Ti形式存在，同时存在少量的Ti；LaCl3，EuCl3，ErCl3扩渗后的TiO2的UV-VIS光谱表明在可见区有很强的吸收，说明渗入的稀土有效降低TiO2电子跃迁所需激发能，从而起到了可见光敏化和助催化剂的作用，红外光谱分析表明偶氮式甲基橙在偶氮双键处开始分解。光催化降解实验表明，稀土扩渗的TiO2光催化性能得到了很大提高，浓-1度为0.036mol·L的LaCl3在700℃下扩渗2h的TiO2光催化效果最好，40min内甲基橙的脱色率达到97%，与扩渗前

5、相比提高了41.33%；EuCl3扩渗的最-1佳工艺条件为渗剂浓度为0.0329mol·L，600℃扩渗2h；650℃下用浓度为-10.0262mol·L的ErCl3扩渗1h的TiO2，40min内甲基橙的脱色率达到93.94%，1h内几乎完全脱色。关键词TiO2；稀土扩渗；光催化活性；甲基橙降解-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheTiO2semiconductorhasexcellentphotocatalyticperformance,andiswidelyusedinwastewatertreatment.Butthewideenergygapandthe-+

6、recombinationofe/hpairsgreatlydecreasethephotocatalysisefficiencyofTiO2.SoTiO2mustbemodifiedtoimproveitsphotocatalyticperformance.Inthisexperiment,theanataseTiO2wasthestudyobjectasthephotocatalysttodecolorizedMethylOrange(MO)andtheeffectsofpHvalue,initialsolutionconcentrationandcalcinedconditiono

7、nphotocatalyticoxidationMOofunpermeatedTiO2werestudied.AndtherareearthpermeationtechniquesofTiO2areanalyzed.TheeffectofthepermeationtechnicsofTiO2withLaCl3,EuCl3andErCl3onphotocatalyticpropertiesandthemechanismofdecolo