稀土掺杂纳米TiO_2光催化材料的制备和性能.pdf

第35卷第1期兰州理工大学学报Vol.35No.1
2009年2月JournalofLanzhouUniversityofTechnologyFeb.2009

文章编号:167325196(2009)0120021204

稀土掺杂纳米TiO2光催化材料的制备和性能
李翠霞1,2,杨志忠1,王希靖1

(1.兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃兰州730050;2.天津大学材料科学与工程学院,天津300072)

摘要:采用溶胶2凝胶法制备稀土(La,Eu,Ce)掺杂纳米TiO2光催化材料,通过XRD、TEM等手段对其进行表征.

以甲基橙为模型污染物,测试其光催化活性.研究稀土掺杂量、烧结温度和烧结时间对TiO2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个最佳值;除500℃烧结的Eu2TiO2样品由纯锐钛矿相组成外,其余样

品均由锐钛矿和金红石混晶组成,而未见稀土氧化物;稀土掺杂可显著提高TiO2的光催化活性,其中Eu2TiO2对
甲基橙的光降解率可达91.05%.
关键词:无机非金属材料;掺杂;溶胶2凝胶法;光催化;光降解
中图分类号:TB34文献标识码:A

Preparationofnano2TiO2photocatalystdopedwithrare2earthanditsproperty

LICui2xia1,2,YANGZhi2zhong1,WANGXi2jing1

(1.StateKeyLab.ofGansuAdvancedNon2ferrousMetalMaterials,LanzhouUniv.ofTech.,Lanzhou730050,China;2.SchoolofMate2
rialsScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)

Abstract:Nano2TiO2photocatalystdopedwiththreerare2earthelements(La,Eu,andCe)wereprepared
bymeansofsol2gelprocessing.Thestructureandmorphologyofthesamplesobtainedwerecharacterized
withXRDandTEM.Takingthemethylorangeasamodeledphotodegradativesubstance,thephotocata2

lyticactivityofthenano2TiO2wastestedandtheeffectsofrare2earthamounts,sinteringtemperature,and

sinteringtimeonthephotocatalyticactivityofnano2TiO2wereinvestigated.Theresultsshowedthatthere

wasanoptimumconditionforTiO2nanoparticlesdopedwithrare2earthelements.ExcepttheEu2TiO2sam2

plecomposedofpureanataseafterat500℃,allothersampleswereanataseandrutilephaseTiO2without

anyrare2earthoxides.ComparedwithpureTiO2,thephotocatalyticactivityofTiO2nanoparticlesdoped
withrare2earthwasincreasedsignificantly.Amongthesesamples,thehighestphotocatalyticactivitywas

obtainedwiththeEu2dopedTiO2,thephotodegradativeratioofmethylorangebeing91.05%.
Keywords:inorganicnon2metallicmaterials;doping;sol2gelprocessing;photocatalysis;photodegrada2
tion

纳米材料在环保方面的功能与应用受到极大关示其催化活性,而太阳光中紫外光能量仅占4%,可

注,其中纳米二氧化钛因具有比表面积大、表面活性见光能量占43%.如何掺杂改性TiO2,使其光催化
高、无毒、热稳定性好、化学稳定性强、光学特性好等活性和催化效率得以提高已成为目前研究的热
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优点,在空气净化、污水处理、除臭抗菌等环境保护点.
领域有着广泛的应用前景.因此,纳米二氧化钛的合稀土元素具