稀土离子(Sm~(3+),La~(3+))掺杂纳米TiO_2光催化性能研究

以钛酸四丁酯和稀土氧化物Sm2O3、La2O3为原料,分别制备了掺杂稀土离子Sm2+和La3+的纳米TiO2光催化剂,分别进行了两种离子掺杂纳米材料在甲基橙溶液中的光催化降解实验,通过对制备条件优化,研究了光降解条件对降解效果的影响.结果表明:La2+掺杂纳米TiO2材料的光催化活性要优于Sm3+掺杂纳米TiO2材料.     

La3+、Nd3+掺杂的TiO2纳米薄膜的制备及其光催化降解硝基苯的研究

以钛酸四丁酯为前驱物，无水乙醇为溶剂，盐酸为抑制剂，采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米光催化薄膜。为了提高TiO2薄膜的光催化活性，根据稀土离子特殊的电子层结构，对其进行了稀土离子的掺杂改性。通过薄膜样品的表面形貌测定和光催化降解实验，探讨了稀土离子掺杂的规律。实验结果表明：经过稀土离子掺杂的薄膜光催化活性有显著提高，La^3＋掺杂摩尔分数为0．5％时性能最好，Nd^3＋掺杂摩尔分数为0．35％时性能最好。     

Y~(3+)和Eu~(3+)离子共掺杂TiO_2纳米材料的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了系列Eu3+和Y3+双稀土离子共掺杂的TiO2纳米粉体,通过X射线衍射(XRD)、BET、扫描电子显微镜(SEM)、UV-Vis漫反射和荧光光谱分析等对样品的微观结构和性能进行了表征.结果表明:Eu3+和Y3+双稀土离子共掺杂比Eu3+或Y3+单组分掺杂更能有效地抑制TiO2纳米晶体的晶型转变,提高其比表面积;UV-Vis漫反射曲线均有一定的蓝移现象;Eu3+和Y3+双稀土离子共掺杂TiO2纳米体系中均能得到Eu3+特征发射光谱;以少量Y3+替代Eu3+时,Eu3+发光性能变得更强.以甲基蓝溶液为目标污染物,考察了Eu3+和Y3+双稀土离子共掺杂TiO2纳米粉体的光催化活性.结果表明,Eu3+和Y3+双稀土离子共掺杂比单组分掺杂更能有效地提高TiO2纳米粉体的光催化活性,并且Eu3+和Y3+稀土离子的最佳掺杂配比为1:4.     

钕离子掺杂对TiO2相组成和光催化活性的影响

用溶胶-凝胶法制备掺杂钕离子的TiO2纳米粒子，并研究钕离子掺杂对TiO2相结构和光催化活性的影响，结果表明：掺杂钕离子能抑制锐钛矿相向金红石相转变，并能抑制TiO2晶粒长大；掺杂钕离子能提高TiO2的光催化活性，掺杂量为0．069％时，光催化活性最高。     

稀土掺杂TiO2薄膜的制备及光催化特性

用Sol-gel法制备出一系列镧系离子掺杂的TiO2薄膜,经X射线衍射(XRD)、紫外可见(UV-Vis)吸收光谱表征该TiO2薄膜,并研究了其光催化活性. XRD研究结果表明:镧系离子掺杂TiO2薄膜的XRD与未掺杂薄膜的XRD基本一致. 在控制实验条件下,主要为锐钛矿型晶型. UV-Vis吸收光谱表明:当λ＞360 nm时其吸光值低于0.4,并测得薄膜的厚度.光催化降解罗丹明B的实验表明,掺杂稀土离子的TiO2薄膜的光降解效率高于未掺杂的TiO2薄膜. 当n(La)=0.5%,n(Eu)=0.7% ,n(Er)=0.8% (n为摩尔比)时的降解效率达到最大. 而不同镧系离子在最佳掺杂量时的光降解效果为:La3+＞Eu3+＞Er3+.     

可见光深度催化氧化脱硫研究

以溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2和稀土离子Eu3+、Nd3+掺杂的TiO2,并以TiO2和核黄素溶液为催化剂氙灯照射光催化深度去除油品中苯并噻吩,考察了氧化剂、双氧水浓度、核黄素浓度等工艺条件的影响。结果表明:体积浓度为25;的双氧水脱硫效果较好,当核黄素浓度达到25μg · mL-1时,脱硫率达到最高,稀土掺杂TiO2后可提高油品硫的脱除率,TiO2光响应范围向可见光拓展。     

负载型共掺杂TiO2对城市废水的日光降解作用

采用过渡金属与稀土离子共掺杂对TiO2/漂珠光催化剂进行改性,以提高其日光催化性能.以紫外-可见漫反射光谱研究了粉煤灰微珠负载共掺杂TiO2光催化剂的光吸收性能；考察了催化剂对城市废水的日光催化降解性能.实验结果表明:所制备的各种共掺杂TiO2/漂珠催化剂在太阳光照射下对有机废水有较好的降解效果；废水的pH=6.5、催...     

稀土离子掺杂对于TiO2结构和光催化性能的影响

通过溶胶凝胶法制备了不同质量浓度稀土离子掺杂的TiO2,在测试其对碱性藏花红的降解效果后发现,RE3+＞RE2+＞RE4+.经过对样品进行X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、紫外可见漫反射光谱(UV-Visible DRS)以及X射线光电子能谱(XPS)表征后,稀土离子尽管有较大的半径但是主要还是掺杂到晶格中.稀土离子掺杂对TiO2的影响主要有①抑制由锐钛矿到金红石的转变;②提高光吸收率;③抑制载流子复合.     

球磨法制备Sc3+和Yb3+掺杂TiO2光催化剂及光催化活性比较

为了比较稀土离子Sc~(3+)和Yb~(3+)掺杂TiO_2的光催化活性,通过粉末X-射线衍射仪(XRD)、紫外可见光谱(UV-vis)对球磨法制备的稀土离子Sc~(3+)和Yb~(3+)掺杂TiO2光催化剂进行表征,并考察300 W中压汞灯光下催化降解亚甲基蓝的活性,分析最佳掺杂量、球磨时间和不同离子掺杂的光催化效果。结果表明,球磨4 h后,两种掺杂稀土离子的TiO_2光催化剂均出现晶型畸变,带隙能变小,对可见光响应均有明显增强。当掺杂摩尔比为2.5%时,Sc~(3+)/TiO_2光催化剂的一级反应速率常数为0.0932 min-1;掺杂摩尔比为3%,Yb3+/TiO_2光催化剂的一级反应速率常数为0.0436 min-1,而纯TiO2催化剂的一级反应速率常数为0.0263 min-1。显然,掺杂后的TiO_2光催化活性显著提高。     

Zn2+-TiO2悬浮体系光催化降解罗丹B(RB)的研究

用水热法制备了掺杂Zn^2 的TiO2纳米粒子，研究了Zn^2 离子掺杂的TiO2纳米粒子悬浮液先催化降解罗丹明B的能力。结果表明，Zn^2 的掺杂使得TiO2纳米粒子悬浮液光催化降解罗丹明B的能力大大提高，Zn^2 离子的掺入量有一最佳值使光催化降解罗丹明B的能力达到最大值。     

Fe3 掺杂对纳米TiO2薄膜光催化降解苯酚活性的影响

通过溶胶-凝胶法制备纳米TiO2薄膜,在制备过程中分别掺杂一定量的Fe3 .以高压汞灯做光源,用制得的纳米TiO2薄膜对苯酚作光催化降解实验,结果表明:掺杂Fe3 的纳米TiO2催化剂光催化性能明显提高.并探讨了Fe3 掺杂浓度和pH值对光催化的影响.     

纳米二氧化钛粉末离子掺杂研究

采用溶胶-凝胶法制备了13种离子掺杂的纳米TiO2光催化剂．系统的考察了它们光催化降解甲基橙的催化活性．并且对其可能的光催化活性的影响因素进行了全面的分析．发现其催化活性的变化与这些离子的掺杂浓度、离子半径、离子的电子亲和势、离子的电子构型、离子掺杂对TiO2造成的晶格畸变以及离子在TiO2晶体中的能级位置等因素有关．其中,掺杂V^5 、Ag^ 、Ni^2 、La^3 、Fe^3 及W^6 能够有效提高光催化降解甲基橙的脱色率;而对于Cr^3 以及闭壳型的Zn^2 、Al^3 等对TiO2光催化活性的影响较小．甚至有所降低．     

过渡元素离子表面改性锐钛型TiO2光催化活性规律探讨

试验考察第一过渡周期元素离子掺杂改性对锐钛型TiO2（A-TiO2）光催化降解水中十二烷基苯磺酸钠（DBSNa）效果的影响。结果表明，与未改性样品比较，改性后TiO2光催化活性大部分得到提高，除Cu元素掺杂外，掺杂元素电子亲和势与离子半径的比值（Ea／r）与催化活性之间存在一致性；Cu-TiO2光催化活性的降低归结于以一价形式存在。     

改性对TiO2光催化活性的影响

分别介绍了TiO2经表面修饰和阳离子、阴离子掺杂后其光催化活性的变化及引起光催化活性的变化原因,并对改性TiO2的光催化活性进行了评述。     

双元素掺杂纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝的研究

以浸渍法、共沉淀法和溶胶-凝胶法制备得到了双元素钕和铁掺杂的纳米TiO2光催化剂,考察了它们对光降解亚甲基蓝的催化活性.结果表明,亚甲基蓝的光催化降解可用假一级动力学方程表示.以一定比例掺杂钕、铁离子可提高TiO2的光催化活性,尤其是在自然光下TiO2的光催化活性.在一定比例钕、铁掺杂后,共沉淀法制备的掺杂型TiO2的光催化活性接近于用溶胶-凝胶法制备的掺杂型TiO2.     

Fe(III)掺杂对TiO2光催化活性的影响机理

采用平面波赝势(PWPP)方法进行密度泛函(DFT)总能量计算,优化了TiO2超晶胞构型参数,模拟计算了Fe(III)掺杂锐钛矿TiO2对能隙、Fermi能级、态密度的影响.Fe(III)掺杂锐钛矿TiO2晶体后禁带(Eg)变小,TiO2的Fermi能级降低,使TiO2 的吸收带红移,同时电子-空穴在表面的复合几率降低,从而增强了光催化的活性.     

Eu3+掺杂TiO2纳米晶的制备及光学性质研究

采用溶胶-凝胶的方法,通过烷基钛的水解、煅烧,制备了掺杂Eu3 的TiO2纳米晶发光材料.结果表明,稀土掺杂的TiO2纳米晶不仅没有改变在不同温度下TiO2的晶型,而且Eu3 离子发光与TiO2的晶型有密切关系,即Eu3 掺杂在具有锐钛矿晶型的TiO2,在波长为396、464和532 nm光的激发下该材料才能发射单色性较强的红色荧光,并讨论了不同烧结温度对材料发光性能的影响.     

金属掺杂TiO2粉体的光催化性能研究

采用溶胶凝胶法制备了TiO2和掺杂Ag+,Zn 2+ ,Cu 2+ ,Fe 3+ 和Eu 3+ 的TiO2纳米粉体.用XRD, SEM、及EDS对它们进行了表征,通过表征说明TiO2的晶型为锐钛矿,同时也表明金属离子成功的掺杂到TiO2晶型中.通过对罗丹明B的降解,研究了光催化剂的性能,结果表明:Ag+掺杂的TiO2纳米粉体具有较高的光催化活性.     

不同掺杂二氧化钛的电子和晶体结构与光催化性能的关系

对未掺杂、氮掺杂、碘掺杂和铂掺杂的锐钛矿TiO_2进行了第一性原理计算。结果表明,三种掺杂TiO_2带隙中都产生新的能带。这些新出现的能带是掺杂TiO_2响应可见光的原因。而且铂掺杂TiO_2的带隙缩小,响应波长更宽。铂掺杂和碘TiO_2的能带位置明显下移,表明其具有更强的氧化性。偏态密度分析表明掺杂元素提供的轨道参与了价带和导带的构成。通过对晶体结构的分析和TiO_6八面体偶极矩的计算,发现I掺杂后晶体结构明显畸变,其次是铂掺杂,氮掺杂几乎无畸变。而这种畸变产生的偶极矩能促进载流子的迁移,提高光催化活性。计算结果很好地解释了未掺杂和掺杂TiO_2在可见光照射下的光催化活性差异。