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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
Sm3+和Gd3+共摻雜TiO2粉體的制備及其對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化活性
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
1
詳細(xì)介紹：
1

作品專(zhuān)業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

目的：通過(guò)Sm3+/ Gd3+共摻雜制備具有高光催化活性的TiO2。基本思路：通過(guò)稀土離子間摻雜量的配比考慮Sm3+/ Gd3+間協(xié)同作用對(duì)TiO2晶體和晶格結(jié)構(gòu)的影響，利用稀土離子間能量傳遞的特性考慮Sm3+/ Gd3+間能量傳遞對(duì)TiO2光催化活性的影響。并考慮TiO2投加量、亞甲基藍(lán)初始濃度對(duì)TiO2光催化活性的影響，確定TiO2的光催化工藝

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

將稀土離子的結(jié)構(gòu)特性和離子間能量傳遞規(guī)律應(yīng)用于光催化領(lǐng)域。當(dāng)雙稀土離子摻雜時(shí)，某一種3價(jià)稀土離子敏化TiO2并在其表面產(chǎn)生更多的羥基自由基，增強(qiáng)其催化活性；另一3價(jià)稀土離子可以捕獲電子變?yōu)?價(jià)稀土離子，2價(jià)和3價(jià)稀土離子不同能級(jí)間的能量重疊的機(jī)會(huì)較多，受紫外光激發(fā)的稀土離子可以將能量傳遞給2價(jià)稀土離子并使其激活，延長(zhǎng)TiO2表面激發(fā)的電子和空穴分離時(shí)間，提高其光催化效能。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

近年水和空氣被有機(jī)物污染的問(wèn)題越來(lái)越為人們關(guān)注。光催化降解技術(shù)被廣泛應(yīng)用于處理有機(jī)污染物，其中TiO2研究的最為詳細(xì)、應(yīng)用的十分廣泛。純TiO2光催化活性低的缺點(diǎn)，已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代光催化技術(shù)應(yīng)用的要求。以稀土離子結(jié)構(gòu)特性和離子間能量傳遞理論為基礎(chǔ)，制備雙稀土離子摻雜的高效TiO2，并用其降解有機(jī)物改善居室中空氣的質(zhì)量、生活用水的安全。因此其應(yīng)用前景廣闊，必將產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

學(xué)術(shù)論文摘要

采用溶膠-凝膠法制備了純TiO2，Sm3+或Gd3+單摻雜和Sm3+/ Gd3+共摻雜TiO2，對(duì)其結(jié)構(gòu)和催化活性進(jìn)行表征。探討了Sm3+/ Gd3+共摻雜、亞甲基藍(lán)初始濃度和粉體投加量對(duì)TiO2光催化活性的影響。結(jié)果表明，Sm3+/ Gd3+共摻雜可以顯著提高TiO2光催化活性。Sm3+/ Gd3+在TiO2中產(chǎn)生協(xié)同作用，可以抑制TiO2由銳鈦礦相向金紅石相轉(zhuǎn)變，使TiO2的粒徑尺寸減小，增大了TiO2的晶格畸變。當(dāng)共摻雜0.1%Sm3+/ 0.2%Gd3+時(shí)，亞甲基藍(lán)初始濃度為4mg/L和粉體投加量為2g/L時(shí)，TiO2光催化活性最高，對(duì)亞甲基藍(lán)光催化降解率達(dá)到99.71%。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

Gd3+和Eu3+共摻雜TiO2粉體的制備及催化活性，硅酸鹽學(xué)報(bào)，2010，38（12），1241-1246.

同類(lèi)課題研究水平概述

近年來(lái),以納米TiO2為主的多相光催化氧化技術(shù)作為一種綠色的環(huán)境凈化技術(shù),在凈化空氣和水中的微污染物方面展示出巨大的應(yīng)用潛能,引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。納米TiO2是一種重要的半導(dǎo)體光催化材料，其是具有較深價(jià)帶(VB)能級(jí)的半導(dǎo)體材料，當(dāng)受到能量大于帶隙能量的光照射時(shí),處于價(jià)帶上的電子被激發(fā)到導(dǎo)帶 (CB)上,從而使導(dǎo)帶、價(jià)帶上分別生成高活性電子 (e-)和帶正電荷空穴(h+),即形成氧化-還原體系, 這些光生電子和空穴帶有一定能量可以自由遷移,當(dāng)它們遷移到催化劑表面時(shí)就可以分別與溶解氧、水分子作用,產(chǎn)生具有高活性、強(qiáng)氧化性的羥基自由基?OH。,這些自由基就能將有機(jī)化合
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