掺杂对ABO钙钛矿型复合氧化物光催化活性的影响

摘要

本文采用柠檬酸络合法制备了系列ABO3钙钛矿型复合氧化物，并按不同比例合成了AA'BO3租ABB'Os型系列掺杂样品，经XRD分析确定其具备钙钛矿的空间构型。 利用TG-DTA热分析手段，结合IR、XRD分析结果，以LaMnO3为例得出柠檬酸络合法制备钙钛矿型复合氧化物的生成机理： 以450W荧光汞灯为光源，对酸性红3B等水溶性染料进行了光催化降解实验，并以染料的脱色率对系列样品的光催化活性进行表征，进而利用SEM、TEM、IR、UV-Vis、光声光谱、XPS等技术着重分析了催化剂的光催化活性及其影响因素。研究表明：组成元素(A、B)的Allred-Rochow电负性增加和B离子3d电子数增加时，B3d-O2p之间的能隙减小，即半导体的吸光阈值减小，可提高对可见光的利用率而增加相应的光催化活性；微量的掺杂可使光催化活性明显提高，其原因是引入了扩大光响应段的局域能级，同时增加氧空位的数量，进而增加催化剂表面吸附氧的含量，使催化剂的活性增强，但当掺杂量逐渐增大时，会出现氧空位的局部有序排列，催化剂的活性反而会降低，故存在一个最佳的掺杂比。

目录

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第一章绪言

1.1光催化法的研究进展

1.1.1半导体光催化机理

1.1.2半导体光催化活性的影响因素

1.1.3光催化氧化法在废水处理中的应用

1.2钙钛矿型复合氧化物的结构特征

1.2.1晶体结构V

1.2.2钙钛矿型复合氧化物半导体的能带理论

1.2.3钙钛矿型复合氧化物的非化学计量性

1.2.4表面光催化氧化

1.2.5钙钛矿型复合氧化物的制备

1.3钙钛矿型复合氧化物的研究现状

1.3.1催化燃烧

1.3.2氧化脱氢

1.3.3 NOx、SOx的还原多相催化反应

1.3.4光催化分解水

1.4课题的研究目的及选题意义

第二章实验方法

2.1 AB03钙钛矿型光催化剂的制备

2.1.1主要药品的纯度及来源

2.1.2实验主要仪器

2.1.3柠檬酸络合法

2.2 ABO3钙钛矿型光催化剂的表征

2.2.1 X-射线衍射分析(XRD)

2.2.2透射电镜分析

2.2.3微分热重-差热分析(TG-DTA)及红外谱图分析(IR)

2.3 ABO3钙钛矿型光催化剂的非计量性(氧空位)的分析

2.4光催化活性的测试

2.4.1主要实验仪器

2.4.2光催化降解实验

2.4.3红外和紫外图谱分析

2.4.4光声光谱分析

2.4.5光电子能谱分析(XPS)

2.5光催化降解染料生成物的化学分析

2.5.1原料

2.5.2比浊(BaSO4)法SO42-的定量分析

2.5.3二氧化碳的定性分析

第三章实验结果与分析

3.1制备条件的确定

3.2生成机理

3.3染料光催化降解结果分析

3.4光催化反应降解产物的分析结果

3.5小结

第四章A、B位离子对钙钛矿型ABO3光催化活性的影响

4.1引言

4.2样品的XRD与TEM分析

4.3光催化活性与B原子电负性的关系

4.4 B离子d电子结构对光催化活性的影响

4.4.1电荷转移能

4.4.2△CT、△CF

4.4.3 B-O结合能

4.4.4 LaBO3的光催化活性的分析

4.5 A位离子与光催化活性的关系

4.5.1 A位离子电负性

4.5.2 LaFeO3和SrFeO3的光催化活性分析

4.6 小节

第五章掺杂对光催化活性的影响

5.1实验结果

5.1.1容许因子t

5.1.2 XRD结果分析

5.1.3催化剂的非计量性的分析结果

5.2掺杂的影响

5.3 A位掺Ag、K及Ca对LaMnO3光催化活性的影响

5.3.1三种体系的染料脱色率

5.3.2 A位掺杂对光催化活性的影响

5.3.3 La1-xAgxMnO3的XPS分析

5.4B位掺杂对LaMnO3光催化活性的影响

5.5小节

第六章结论

参考文献

发表论文

致 谢