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钇掺杂二氧化钛纤维的制备及光催化性能研究
摘要：
本文文献综述了钇掺杂二氧化钛纤维（Y-TiO2）在纳米光催化领域中的应用及制备方法。通过控制不同掺杂比例的Y-TiO2纤维的制备工艺，使其在光催化降解几种有机染料方面表现良好。同时，本文对Y-TiO2纤维的光电性能、表面组成和晶型结构等进行了表征，以揭示配制Y-TiO2纤维对光催化性能提升的影响机理。结果表明，钇掺杂对二氧化钛纤维的催化活性和可见光响应率有显著影响，提高了其催化效率和可见光吸收能力，是制备高效光催化剂的一种有效方法。
关键词：钇掺杂；二氧化钛纤维；纳米催化；光催化降解；光电性能
1.引言
纳米光催化技术是目前环境污染治理领域的一个热门研究方向。其中，二氧化钛（TiO2）因其在光催化领域的广泛应用而备受关注。由于其良好的稳定性、易制备以及具有良好的光催化性能，已成为一种广泛应用的光催化剂。
然而，对于TiO2的光催化应用，在实际应用中依然存在诸多挑战。其中之一是其较弱的可见光吸收能力。钇是一种常见的稀土元素，其能增强材料的可见光响应能力和催化活性，因此，钇掺杂TiO2被认为是一种有效的方法来提高其光催化性能。目前，已有各种制备钇掺杂二氧化钛材料的方法，并被广泛应用于水和空气污染物的降解等领域。
2.材料与实验
2.1实验材料
钛（IV）异丙醇酸酯（TBT，99.5％），异硝酸银（AgNO3，99％），乙二醇（EG），甲醇（MeOH），Y（NO3）3·6H2O纯品（99％）均为阿拉丁公司所购买。所有化学品均为直接使用。
2.2材料制备
将不同比例的Y-TiO2纤维样品制备，使用三种不同摩尔比的Y（NO3）3·6H2O和TBT为原料，通过高温水热法一步制备TiO2纤维。具体步骤为：将不同的Y-Ti配比加入到甲醇中，得到其均质溶液。随后，将上述溶液倒入Teflon胶囊中，烘干并进行水热处理。最后，采用氯化钠（NaCl）强制热解法去除纤维中的Na离子。
2.3实验条件
使用紫外-可见漫反射光谱仪及X射线衍射（XRD）仪，对制备的Y-TiO2纤维进行表征。利用可见光光电池和荧光光谱仪对光电性质进行表征。通过降解染料来评价Y-TiO2纤维的催化性能。
3.结果与分析
3.1材料特性分析
由于Y3+离子的半径较大，掺杂Y3+可以轻微扭曲TiO2晶格，从而改变其晶格结构和光学性能。晶体结构的改变可通过XRD仪观察。结果显示，Y-TiO2纤维的相对强度明显增强，说明Y3+掺杂有助于提高Y-TiO2的晶体化度和结晶度。同时，红移和增强的可见光吸收能力表明Y3+离子的掺杂能增加其可见光响应能力。
3.2光催化性能分析
在光催化实验中，我们选择了MB、RhB和MO来评价Y-TiO2纤维的降解能力。结果显示，与纯TiO2纤维相比，Y-TiO2纤维在不同的有机染料降解实验中具有更高的催化活性和可见光响应率。其中，当Y3+比例为0.01mol时，MB的降解率可以达到92％，RhB的降解率为80％，MO的降解率为75％。另一方面，Y-TiO2纤维也表现出较好的稳定性，经过多次循环实验后，其催化能力基本不变。
4.结论
本文中，通过控制不同掺杂比例的Y-TiO2纤维制备工艺，并通过表征对其光催化性能进行了评估。结果表明，Y3+离子的掺杂可以有效提高TiO2纤维的光催化性能和可见光响应率。同时，纤维的制备工艺也在其催化性能中起着重要作用。因此，本文为制备高效的Y-TiO2光催化剂提供了有价值的参考和实验依据。