S与稀土元素La、Ce掺杂纳米TiO_2光催化剂的研究.pdf

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1、分类号密级公开编号碛士研究嗲依侉夂题目与稀土元素、掺杂纳米，光催化剂的研究学院（所、中心）物理科学技术学完专业名称本才料加工工程研究生姓名周兴牮学号导师姓名柳清菊职称年月扉页论文独创性声明及使用授权本论文是作者在导师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不存在剽窃或抄袭行为。与作者一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。现就论文的使用对云南大学授权如下：学校有权保留本论文（含电子版），也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文；学校有权公布论文的全部或部分内容，可以将论文用于查阅或借

2、阅服务；学校有权向有关机构送交学位论文用于学术规范审查、社会监督或评奖；学校有权将学位论文的全部或部分内容录入有关数据库用于检索服务。内部或保密的论文在解密后应遵循此规定）研究生签名：导师签名：期：从摘要摘要因其具有高光催化活性、化学稳定性，且清洁无毒、无二次污染而成为解决环境污染的新型实用节能环保材料。但是，作为宽禁带半导体的禁带宽度为存在两个显著的问题。其一是对太阳光的利用停留在以下占阳光的的紫外光区域，对太阳能的利用率低。其二是光生载流子寿命短，影响光催化性能。其中认为最有实际意义的研究方法之一是离子掺杂。本文在课题组理论计算的指导下，利用溶胶凝胶法与水热合成法相结合合成、分别

3、单掺杂材料及、分别和共掺杂材料。采用、纳米粒度分析仪、、等方法对所得粉体材料表征和分析，并将亚甲基蓝（作为参考降解物，研究了可见光下材料的光降解性能，以获得在可见光激发下具有优良光催化性能的改性光催化剂。本论文的主要研究内容和方向如下：一、掺杂纳米光催化剂利用溶胶凝胶法，将前驱体溶解于加入自制水解抑制剂的离子水溶剂中获得溶胶，再掺入源，获得。根据正交实验设计方法对材料掺杂元素的掺杂浓度、热处理温度等工艺条件进行优化。研究结果表明：根据正交实验结果分析确定最优工艺条件是°水浴环境，的掺杂量与丨元素关系为：摩尔比，°高温烧结。可将光吸收范围拓展到，带隙减少到，有效提高光生载流子量子效率，

4、相应的的光催化活性也得到有效提高；稀土元素掺杂将的相变温度降低到°。二、掺杂纳米光催化剂利用溶胶凝胶法，将前驱体溶解于加入自制水解抑制剂的离子水溶剂中获得溶胶，结合水热合成法掺入源硫脲，获得材料。根据正交实验设计方法对材料掺杂元素的掺杂浓度、热处理温度等工艺条件进行优化。研究结果表明：根据正交实验结果分析确定最优工艺条件是°水浴环境，的掺杂量与元素关系为：摩尔比，°高温烧结。可将光吸收范围拓展到，带隙减少到，有效提高光生载流子量子效率，相应的的光催化活性也得到有效提高；摘要三、、分别与共掺杂光催化剂利用溶胶凝胶法，将前驱体溶解于加入自制水解抑制剂的离子水溶剂中获得溶胶，再分别掺入源，

5、源，结合水热合成法掺入源硫脲，获得料以及材料。根据正交实验设计方法对材料掺杂元素的掺杂浓度、热处理温度等工艺条件进行优化。研究结果表明：根据正交实验结果分析确定最优工艺条件是°水浴环境，的掺杂量与元素关系为：摩尔比，的掺杂量与元素关系为：摩尔比，的掺杂量与元素关系为：摩尔比，°高温烧结。结果表明：两种不同的稀土元素、分别与废金属元素共掺，均抑制材料的相变，同时样品对可见光的吸收范围变大，促进光生载流子的捕获，光量子效率得到一定的提高，加强了材料的光降解能力。本文的创新点如下：、本文在课题组理论计算结果的指导下，选择易与金属离子反应的硫（元素作为掺杂的非金属离子，在中引入与其轨道重叠的

6、稀土元素镧（和铈（和轨道）分别与的轨道和的轨道重叠，使其导带或价带宽化，在氧化条件下制备掺杂的以期通过金属和非金属元素间形成间隙化合物，二者相互补偿，窄化带隙，用以促进电子的传递，减少光生载流子复合中心，提高光生电子空穴的复合。、得到了具有高降解性能的白色粉体样品，实验时对的光降解效率能够达到。采用溶胶凝胶法结合水热合成法合成的、以及〇粉体也都具有较高的催化降解性能，对的降解率可分别达、以及。关键词：纳米单掺杂；单掺杂；、共掺杂；光催化本文得到的基金项目资助本文得到以下基金项目资助国家自然科学基金批准号：和AbstractAbstractBeingofnon-toxic,easyto

7、produceandtouse,photocatalyticallyactiveandchemicallyinert,TiC>2isregardedasanidealpromisingcandidateamongthephotocatalysts.While,twodrawbacksblockupitswaytocommercialapplication.Oneisthewide-bandgap(3.2eV);theotherisashortlifespa