Nd、C共掺杂TiO2的制备及光催化性能的研究

摘要

在过去的几十年中,光催化氧化法降解和消除水体中有机污染物己成为环境工程领域研究的热点之一.目前,应用于光催化领域的主要催化剂有半导体型金属氧化物、多金属氧酸盐,TiO2、Fe3Oa、MnO2、MoO3等.其中对TiO2的研究最多.虽然TiO2具有较其他化合物价格低廉、高化学稳定性、无毒等优点,但仍存在一些缺陷,如:带隙比较宽,其光催化活性只能在紫外光范围内进行,而紫外光仅占太阳光的5～10％左右;光生载流子易重新复合,影响光的催化效率,从而使二氧化钛的应用受到了一定的限制.本实验以钛酸四丁酯为钛源，葡萄糖为碳源，六水硝酸钕为钕源，采用溶胶，凝胶-微波法制备C-Nd-TiO2，考察了pH值、温度、原料配比及溶剂与抑制剂等制各条件，得到较佳工艺参数。以甲基橙、罗丹明B、亚甲基蓝三种染料为探针对改性二氧化钛进行脱色实验测试。同时比对了TiO2、C-TiO2、Nd-TiO2光降解性能。并对所制备的催化剂进行了DRS、XRD、XPS等表征。实验结果表明：在温度为30℃，pH=3，乙醇量为70mL，配比Ti:C:Nd=1:1:2%时，C、Nd共掺杂TiO2对甲基橙溶液的脱色效果最佳，可达到61.24%。通过表征可知催化剂晶型为锐钛矿型，晶粒分散均匀，表面光滑，比表面积大，品格尺寸减小，但形貌上无太大的变化，通过漫反射可知，C、Nd共掺杂TiO2的带隙变窄，光吸收范围增加至可见光，从而提高了光催化效率。