TiO2/粉煤灰漂珠光催化复合材料制备及稀土改性研究

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TiO2因为具有高效、便宜、无毒、生物惰性等优良特性，所以在最近几年，其在半导体和光催化剂应用上成为了最有前途的材料，但是也存在太阳光下利用率低，不易回收等问题，所以如何制备出能够解决上述问题的 TiO2光催化材料具有非常重要的意义。非金属元素掺杂和稀土元素掺杂都能够有效抑制光生电子与空穴的复合，有些离子掺杂还可以减小 TiO2的禁带宽度，实现在可见光区的光响应。
　　本文以粉煤灰漂珠为载体，钛酸四丁酯为钛源，氧化镧为镧源，采用混合泥浆法制备了TiO2/粉煤灰漂珠和La-TiO2/粉煤灰漂珠两种光催化剂，采用SEM、EDS、XRD、FT-IR、XPS、分光光度计等测试手段对原料和所制备的复合材料进行了表征分析，以罗丹明 B为目标降解物对其光催化活性进行了研究。主要得出的结论如下：
　　（1）实验所用粉煤灰漂珠的主要成分是莫来石、二氧化硅和方解石，其纯度较高，仅含有少量的其他矿物组分，其中 SiO2和 Al2O3两者的含量占75%以上，根据红外光谱分析可知，漂珠表面含有大量羟基，是作为载体的良好材料。
　　（2）TiO2负载量的增加有利于提高TiO2/粉煤灰漂珠的光催化性能，但是，负载量过多使得附着在漂珠表面的 TiO2呈蓬松状态，在重复使用过程中容易脱落，导致光催化活性下降；XRD显示粉煤灰漂珠表面负载的 TiO2为锐钛矿型；FT-IR显示负载的TiO2与漂珠没有发生化学键合，只是以物理包裹的形式相结合。
　　（3）在煅烧温度为600℃，煅烧时间3 h，钛酸四丁酯为8.5 mL、去离子水1.8mL、漂珠5g的条件下制备的TiO2/粉煤灰漂珠光催化剂的光催化性能最好，此时，理论上TiO2的负载量是28.57%，为最佳负载量。
　　（4）溶液pH增大，光催化活性增高，循环使用5次，对罗丹明B溶液降解率基本都保持在70%以上，在离子浓度为0.005mol/L时，HCO3-、SO42-、F-、NO3-和Cl-五种阴离子对光催化反应的速率均有所提高，其中，HCO3-对光催化反应的促进作用最明显，随着阴离子浓度的逐渐增加，光催化反应速率逐渐下降。
　　（5）掺杂的La主要以La3+的形式存在，La的掺杂量为0.5%时，光催化活性最好，最佳光催化剂用量为3g/L； La的掺杂有抑制TiO2晶粒生长的作用。

著录项

作者
樊雪敏;
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作者单位

内蒙古科技大学;

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授予单位内蒙古科技大学;
学科矿业工程
授予学位硕士
导师姓名张金山;
年度 2017
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类非金属矿产;非金属复合材料;
关键词
粉煤灰漂珠; 光催化; 二氧化钛; 复合材料; 稀土改性;

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