静电纺丝技术制备稀土掺杂二氧化钛纳米带与光催化性能研究

摘要

纳米TiO2作为一种光催化材料，在环境保护、光能转换、工业催化等领域有着极为广泛的应用。但是TiO2只能被波长较短的紫外光激发(λ＜387nm)，因此对太阳能利用率很低。通过对TiO2掺杂改性能够增大其可见光响应范围，提高量子效率，从而提高它的光催化活性。静电纺丝技术作为一种制备一维纳米材料的重要方法，因设备简单，适用范围广而倍受瞩目。应用静电纺丝技术制备纳米带及其性质和应用研究，是个有价值的研究课题。
　　 本文采用溶胶凝胶法配制出前驱体溶液，用静电纺丝技术制备掺杂四种稀土离子的PMMA/[Ti(OC4H9)4+Gd(phen)2(sal)2Cl]，PMMA/[Ti(OC4H9)4+Nd(phen)2(sa1)2Ci],PMMA/[Ti(OC4H9)4+La(phen)2(sal)2Cl],PMMA/[Ti(OC4H9)4+Y(phen)2(sal)2Cl]和PMMA/Ti(OC4H9)复合纳米带，经高温煅烧后得到Gd/TiO2、Nd/TiO2、La/TiO2、Y/TiO2和纯TiO2纳米带。并用XRD、SEM、TG-DTA及FTIR等分析手段对样品进行系统表征。结果表明：焙烧后纳米带均为规则的一维结构，平均宽度约为60-80μm，平均厚度为300nm左右。
　　 以罗丹明B，甲基橙以及感光废液为目标降解物，系统研究纯TiO2、Gd/TiO2、Nd/TiO2、La/TiO2和Y/TiO2纳米带的光催化性能。结果表明，稀土离子的掺杂量、降解液的pH、催化剂的添加量和焙烧温度对光催化性能有一定影响。掺杂摩尔分数为0.5％Nd3+的光催化剂对罗丹明B的降解效率较高，掺杂1.0％Gd3+的光催化剂对甲基橙具有较好的降解活性，掺杂1.0％Gd3+的光催化剂对感光废液具有较好的降解活性。因此，掺杂不同稀土离子的TiO2纳米带光催化剂对不同有机物具有选择性降解活性。