Sm掺杂TiO_2薄膜的制备及处理农药废水研究

TiO2用于治理环境污染是当前的热点问题之一。本文采用溶胶-凝胶法制备了稀土元素Sm掺杂的TiO2光催化薄膜,并对薄膜进行了X射线衍射和扫描电子显微镜表征,将制得的TiO2薄膜用于降解农药废水而对其光催化活性进行评估。研究结果表明,当稀土元素Sm掺杂量为0.3%、镀膜层数为3层,烧结温度为500~550℃,煅烧时间为2 h时薄膜具有较好的降解率。薄膜降解乐果废水表明,在太阳光照条件下薄膜具有很高的光催化活性。     

稀土元素掺杂TiO2薄膜的制备及其光学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备得到Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜,XRD分析表明薄膜结晶性能良好,具有锐钛矿晶型。薄膜表面AFM分析表明,薄膜的晶粒具有纳米尺寸。采用紫外-可见分光光度计对掺杂和未掺杂的TiO2薄膜进行紫外-可见吸收光谱分析,表明Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜在紫外光区吸光度有所提高,同时在可见光区光吸收范围出现了红移,相同掺杂浓度的Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜,前者在400~450nm的可见光区具有更高的吸光度。     

Ce掺杂TiO2薄膜电极光电催化降解甲基橙

用溶胶-凝胶法制备了泡沫镍负载TiO2及Ce离子掺杂TiO2薄膜电极,并以其为工作电极,建立了三电极光电催化体系。通过对水溶液中甲基橙的降解实验,考察了催化剂热处理温度、涂敷层数、外加电压、铈掺杂等因素对薄膜催化剂光催化性能的影响,结果表明,泡沫镍是光催化剂的优良载体;经500℃处理所得催化剂主要为锐钛矿相,催化活性最好;外加适当电压,有助于光催化降解;Ce的掺杂有易于TiO2催化活性的改善;外加适当电压有助于甲基橙的光催化降解。研究证明,500℃为铈掺杂TiO2薄膜的最佳热处理温度,外加一定电压、涂敷3层、掺杂n(Ce)/n(Ti)=2%的铈时催化剂的活性最高。     

掺杂元素对非晶态纳米二氧化钛光催化性能的彤响

采用溶胶-凝胶法将不同元素转入二氧化钛结构之中,分析元素掺杂对非晶态TiO2颗粒光催化性能的影响。以甲基橙溶液模拟目标污染物,用紫外-可见分光光度计测定甲基橙溶液光照前后吸光度的变化,结果表明,掺杂元素后的非晶态TiO2与未掺杂的纳米TiO2相比具有更好的光催化活性,其中,金属元素FeN最佳掺杂量为1．5％,降解率达到73．02％;稀土元素Ce的最佳掺杂量为1．5％,降解率达到73．33％;非金属元素SN最佳掺杂量为2．5％,降解率达到94．13％。     

Ce4+/TiO2溶胶对酸性藏青GGR的光催化降解

以钛酸四正丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法常温制备稀土离子Ce4+掺杂的TiO2溶胶,用以光催化降解酸性藏青GGR,探究掺杂对TiO2溶胶光催化活性的影响.研究Ce4+掺杂量、pH、溶胶浓度和染料初始浓度对溶胶光催化活性的影响.结果表明:未掺杂TiO2溶胶粒径为29.7nm,随Ce4+掺杂量增加粒径逐渐降低至22.4nm,粒径的减小使得TiO2粒子比表面积加大,光催化活性提高.染料降解率随掺杂量增加而提高,当Ce4+的掺杂量超过1.0％时,降解率下降,说明过量的掺杂会抑制TiO2的光催化活性.溶胶pH会影响溶胶中TiO2晶型和带电情况,pH为1-2时溶胶光催化活性最高.溶胶浓度低光催化反应体系中TiO2受激发产生的电子和空穴少,染料降解率低.染料初始浓度高紫外光透过率小,光能利用率低,染料降解速度慢.当溶胶pH为1-2,溶胶浓度0.2mol·L-1,染料初始浓度59mg· L-1时,未掺杂TiO2溶胶对酸性藏青GGR的降解率为64.5％,摩尔掺杂比1.0％的Ce4+/TiO2对染料的降解率达90.2％.掺杂使TiO2的光催化活性提高了25.7％.     

过渡族金属掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响

本文采用溶胶凝胶旋涂法在普通玻璃上制备了掺杂不同Fe3+浓度及不同Zn2+浓度的TiO2薄膜,并对薄膜进行了500℃退火处理。分析讨论不同Fe3+及Zn2+掺杂浓度下TiO2薄膜的光催化性能,得出了铁离子最佳掺杂浓度为0.5%,锌离子最佳掺杂浓度为5%。并利用XRD、SEM、UV-Vis对不同掺杂离子的薄膜进行了对比分析,结果表明:Fe2O3/TiO2和ZnO/TiO2薄膜在可见光范围内均具有很好的光透过性(>80%),ZnO/TiO2薄膜光催化性能略优于Fe2O3/TiO2薄膜,最佳状态下ZnO/TiO2薄膜的光降解率能达到Fe2O3/TiO2薄膜的两倍。     

玻璃基TiO_2-Fe_2O_3-CeO_2复合纳米薄膜的光催化性能研究

在溶胶-凝胶法制备的TiO2胶膜表面涂覆金属离子,通过焙烧制备TiO2-Fe2O3-CeO2复合纳米薄膜。以甲基橙为目标降解物,讨论过渡金属离子Fe3+和稀土金属离子Ce3+的掺杂对TiO2薄膜光催化活性的影响。采用SEM、XRD、EDS等表征手段对复合氧化物薄膜进行表征。结果表明:所制备的薄膜具有纳米结构;Fe3+、Ce3+单掺和Fe3+/Ce3+共掺均可提高TiO2薄膜的光催化性能,但相同条件下共掺离子的光催化活性更高。     

稀土Sm掺杂TiO2第一性原理计算及光催化性能评价

以钛酸四丁酯和六水合硝酸钐为原材料,采用溶胶-凝胶法制备了纯二氧化钛及镧系稀土钐(Sm)掺杂改性TiO2光催化剂。基于密度泛函理论第一性原理,采用分子模拟对纯TiO2及Sm掺杂改性TiO2光催化剂的电子结构进行计算分析,并对样品进行表征。以卤素灯为可见光源,目标污染物为一氧化氮(NO)气体,评价了各样品在可见光条件下对NO气体的光催化活性。结果表明,Sm掺杂改性能调整TiO2晶体的内部电子结构,Sm3+取代Ti 4+形成氧空位及晶格缺陷,引入中间杂质能级,抑制光生电子与空穴的有效复合,降低带隙宽度,提升光催化剂的光响应范围及光催化活性。在稀土Sm掺杂量为0.2%(质量分数),煅烧温度为550℃,光照时间为40min的条件下,Sm掺杂改性TiO2光催化剂对NO的降解率达到81.74%。     

氮掺杂改性TiO_2多孔薄膜光催化降解4-硝基苯酚

本文采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO_2光催化剂,并对N掺杂TiO_2进行了改性,分别以P25、N掺杂TiO_2、改性的N掺杂TiO_2为原料,通过逐步研磨、旋转涂膜以及高温煅烧制得三种多孔薄膜,并对其进行了表征。场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察结果显示,煅烧后薄膜呈现显著的多孔结构。以4-硝基苯酚(4-NP)溶液为目标污染物,研究紫外光下TiO_2多孔薄膜的光催化性能,确定最佳降解条件,并研究了薄膜耐用性以及三种薄膜对4-NP的光催化性能的比较。结果表明,三种多孔薄膜中,改性N掺杂TiO_2多孔薄膜光催化性能最佳,10mg/L的4-NP溶液吸附30min,在pH=2条件下180min,降解率达到了90%以上,改性N掺杂TiO_2多孔薄膜单次降解180min,循环使用4次的降解率仍接近80%,显示了薄膜具有较好的可耐用性。     

Ce掺杂PI/CuO复合薄膜的制备及性能

以聚酰亚胺(PI)为基体,采用离子交换法制备Ce掺杂PI/CuO复合薄膜。考察了不同制备条件对其性能的影响,并进一步研究了Ce掺杂量及离子交换液浓度对复合薄膜的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光能谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、红外光谱分析(FT-IR)等技术手段对复合薄膜进行表征,并且以亚甲基蓝为模型污染物,根据对亚甲基蓝的降解率评价薄膜的光催化性能。研究结果表明,煅烧温度350℃,煅烧时间4h,Ce掺杂量为10%、离子交换液浓度为0.4mol/L时,光催化效果最好,2h亚甲基蓝降解率可达92.7%,总有机碳量(TOC)去除率78.7%。回收复合薄膜进行二次利用,降解效果良好。     

掺杂镧铈对纳米二氧化钛薄膜光催化性能的影响

研究采用溶胶-凝胶法制备了掺杂稀土元素La和Ce的TiO2薄膜,并以甲基橙为光催化降解反应化合物,进行了光催化实验,考察了掺杂对薄膜光催化性能的影响。结果表明,两种稀土元素中,掺镧的效果好于掺铈。该研究结果为光催化技术的实用化研究提供了可靠的依据。     

污泥样品中稀土元素的检测方法研究

取稀土工业园区的污水处理设施和受影响河流的的污泥样品,分别采用三种样品预处理方法(敞开式酸溶法、石墨加热消解和微波消解法)进行对比研究,结果表明:石墨消解法前处理污泥样品后,使用ICP-MS测定其中稀土元素(Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu),其方法简便快捷,检出限低,准确度好。     

不同稀土元素掺杂对钛酸钡陶瓷导电性的影响

采用溶胶－凝胶法制备了１４种稀土掺杂的ＢａＴｉＯ３超细粉体（ＲＥ＝Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｌｕ），用一般陶瓷工艺将这些超细粉体分别烧成了１４种稀土掺杂的ＢａＴｉＯ３陶瓷，测得了这些陶瓷体的电阻率并对Ｅｕ和Ｙｂ掺杂的ＢａＴｉＯ３陶瓷成绝缘体的原因进行了初步讨论。     

溶胶-凝胶法制备稀土掺杂多孔TiO2薄膜的表面形貌及性能研究

以溶胶－凝胶法,采用旋转涂膜工艺在玻璃表面制备了Ce,La掺杂的多孔TiO2薄膜,研究了玻璃表面TiO2薄膜在稀土掺杂及多孔化处理后的特征,发现稀土元素的掺杂使薄膜的多孔结构更加均匀一致,在近紫外的吸收率明显提高,同时对油酸有更高的光催化降解效率。     

稀土掺杂TiO2光催化材料的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了5种稀土（Pr、Nd、Sm,Eu、Dy）掺杂TiO2光催化薄膜,研究了稀土掺杂量,镀膜层数、烧结温度和烧结时间对光催化活性的影响．结果表明,各因素对材料的催化活性均存在一最佳值．薄膜中仅含TiO2而未见稀土氧化物,除掺锴TiO2薄膜完全由金红石相组成外,其余均由锐钛矿相和金红石相的混晶组成,其中金红石相所占比例较大,薄膜表面均存在大量缺陷;稀土掺杂TiO2薄膜对罗丹明B的光降解率可达89．3％．稀土掺杂TiO2显著提高了TiO2对可见光的响应能力,提高了材料的光催化活性．     

细菌纤维素负载稀土掺杂二氧化钛复合膜的制备和光催化性能

以细菌纤维素(BC)为载体,用溶胶-凝胶法原位生成稀土镧和铈元素(La,Ce)掺杂的二氧化钛复合膜,以甲基橙为目标降解物,考察了复合膜的光催化活性。结果表明:稀土元素已引入TiO_2/BC复合膜中;掺杂TiO_2的晶型为锐钛矿型;掺杂稀土的TiO_2/BC复合膜的光催化活性比未掺杂的有较大提高;铈掺杂的TiO_2/BC复合膜的光催化性能优于镧掺杂的;Ce~(4+)掺杂的最适浓度为2 mmol/L,而La~(3+)掺杂的最适浓度为5 mmol/L;稀土掺杂的TiO_2/BC复合膜对甲基橙溶液重复降解5次的降解率仍高于70%。     

Ce掺杂对TiO_2晶型转变的影响

以钛酸四丁酯以及六水合硝酸铈为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯的和Ce掺杂的TiO2粉体,研究了不同掺杂量对TiO2晶形转变产生的影响。结果表明,Ce离子的掺杂阻碍了TiO2粒子由锐钛矿型向金红石型的转变,拓宽了锐钛矿型TiO2的使用温度范围;TiO2晶粒的尺寸的变化是随着焙烧温度的升高逐渐长大,随掺杂量的增加逐渐减小。TiO2粉体粒子在锐钛矿型状态下,颗粒分散较为均匀,并且无明显团聚现象。     

稀土金属掺杂WO3的气敏性能研究

采用H2O2氧化-水热结晶法制备掺杂La（NO3）3（La（NO3）3与WO3的摩尔比为1％、3％、5％、7％、9％）的WO3粉体,测试了不同比例掺杂La所得元件的气敏性能,得出结论：掺杂量为5％的时候气敏性能最佳。采用同样的方法制得掺杂量为5％La、Ce、md、Sm、Eu和Gd的WO。气敏元件,并测试了其气敏性能,掺杂5％Gd的WO3气敏元件相比其他稀土金属元素掺杂的WO3气敏元件对50ppmNO2和Cl2的灵敏度是最好的,分别为305．667和416．233。