稀土离子gd^3＋掺杂tio2光催化剂的制备及其对碱性品红降解性能的研究

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1、第25卷第5期平顶山学院学报Vo1．25No．52010年1O月JournalofPingdingshanUniversity0ct．2010稀土离子Gd3+掺杂TiO2光催化剂的制备及其对碱性品红降解性能的研究王香，马威，侯丽丽，(1．平顶山学院，河南平顶山467000；2．郑州大学，河南郑州450001)摘要：采用溶胶一凝胶法制备了G掺杂TiO：光催化剂，利用紫外一可见漫反射光谱对样品进行了表征．考察了纯TiO和Gd”掺杂TiO对碱性品红染料降解性能的影响．结果发现Gd“的掺入抑制了TiO，由锐钛矿相向金红石相的转变，与纯Ti

2、O相比，Gd”掺杂TiO催化剂在可见光区的吸收能力增强，该催化剂光催化降解碱性品红的活性提高了20％左右．实验表明，掺杂G(1j1％(质量分数)，温度为25℃，底物浓度为2Omg·L时对碱性品红染料降解的效果较好．关键词：Gd“掺杂；TiO，；碱性品红；光催化反应中图分类号：O644．14文献标识码：A文章编号：1673—1670(2010)05—0058—03TiO。催化剂的光响应范围至可见光区，提高对太0引言阳能的利用效率的有效途径是对TiO催化剂进行近几十年来，随着全球工业化加速发展，环境内部改性和表面修饰，如稀土金属离子掺

3、杂和表面污染问题日趋严重，对环境的治理也越来越受到人敏化等．稀土元素具有特殊的电子层结构，其4f电们的广泛重视．染料废水是行业废水的主要来源之子可以在f．f组态之间或f-d组态之间的发生跃迁，一，来自于染料及染料中间体生产行业，由各种产有着一般元素无法比拟的光谱特性．李芳柏等品和中间体结晶的母液、生产过程中流失的物料及研究了掺杂稀土金属离子镧、钕、铈紫外光与可见冲刷地面的污水等组成．由于染料生产品种多，并光下催化降解2一硫巯基苯并噻唑(MBT)的活性．朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向发展，从而使结果表明，2种光源下的光催化活性显

4、著提高．笔染料废水处理难度加大．染料废水处理目前常用的者以一定比例的稀土离子Gd3作为掺杂元素，用方法有生化法、混凝沉降法、电解法等，目前这些方溶胶-凝胶法制备掺杂型光催化材料，以探究其对法尚存在着一定的局限性．自从Fujishima和Hon—染料废水处理的可行性．da发现TiO，单晶电极光解水以来，Frank等于1实验部分1977年将此技术应用于污染物在水体系中的降解并取得突破性进展l2j，进而为光催化氧化技术在1．1实验仪器及试剂污染物治理方面的应用引领了新的研究领域．纳米UV-2550型岛津紫外可见分光光度计(日本TiO光催

5、化氧化技术作为一种新技术，以其在环SHIMADIU公司)；GHX-2光化学反应仪(扬州大境污染治理的广泛应用前景，引起了科研_T作者的学城科技有限公司)；722．光栅分光光度计(四川仪浓厚兴趣』．纳米二氧化钛光催化氧化技术是一表九厂)；电子天平(上海天平仪器厂)；TD4台式种环境友好的污染治理新技术．由于TiO只有受离心机(湖南仪器仪表总厂离心机厂)；DF．IO1S集到紫外光照射时才能形成电子一空穴对，且由于其热式恒温加热磁力搅拌机(河南省予华仪器有限禁带较窄，电子和空穴很容易复合，使其光催化活公司)．性降低，以至于只对波长小于3

6、87nm的紫外光有钛酸四丁酯(分析纯，国药集团化学试剂有限较好响应，而对太阳能的利用率低(5％左右)，如公司)；无水乙醇(分析纯，烟台市双双化工有限公何减少光生载流子(e一、h)的复合几率，扩展司)；碱性品红(分析纯，天津市大茂化学试剂厂)；收稿日期：2010—05—20作者简介：王香(1960一)，女，河J钶省平顶山人，平顶I【1学院化学化工学院高级实验师第5期王香，马威，侯丽丽：稀土离子Gd“掺杂TiO光催化剂的制备及其对碱性品红降解性能的研究．59．Gd，O(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；浓2．2温度对碱性品红降解的影

7、响硝酸(分析纯，烟台市双双化工有限公司)；硝酸钆按照实验方法，在不同温度下，于光化学反应标准溶液(以一定量的GdO，溶于HNO中配制而仪中进行光催化实验，结果如图2示．实验体系中成)．加入的催化剂Gd¨一TiO的质量为0．5g，在可见1．2实验及分析方法光条件下，随着温度的升高，碱性品红的脱色率逐量取40mL无水乙醇置于100mL烧杯中，另渐增大，当温度增加到一定程度，脱色率开始减小；量取17mL钛酸四丁酯倒人上述烧杯中，用玻璃棒温度太低，活化分子数少，发生有效碰撞的次数少，搅拌均匀，得到溶液A；室温下先将溶液A在磁力不利于反应的

8、进行；温度太高，需要的额外能量高．搅拌器搅拌10min，再在40℃恒温磁力搅拌器中从图中可知，25℃为最佳反应温度，此温度下碱性持续搅拌30min；量取40mL无水乙醇于另一烧杯品红的脱色率高．中，取Gd(NO)标准溶液1．23mL置于上述烧杯中，