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稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极的制备及其电催化性能研究
稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极的制备及其电催化性能研究
摘要：本论文通过采用溶胶-凝胶法制备了稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极，并对其电催化性能进行了研究。结果表明，稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极具有较高的催化活性和稳定性，可作为一种有潜力的电催化材料应用于能源转换和储存领域。
1.引言
纳米材料在能源转换和储存领域具有重要的应用价值，其中纳米二氧化钛是一种常用的催化材料。然而，纳米二氧化钛在催化反应中存在一些问题，如催化活性低、催化剂失活等。因此，对纳米二氧化钛进行改性是提高其催化性能的关键之一。
2.实验方法
2.1材料制备
首先，采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛溶胶。将适量的钛酸四丁酯溶解在乙醇中，并加入适量的稀土盐溶液。随后，将溶液进行搅拌，并将其转移到恒温槽中，在高温条件下进行水解和缩聚反应。最后，将得到的纳米二氧化钛溶胶进行离心、洗涤和干燥，得到稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极。
2.2结构表征
采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别对稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极进行形貌和晶体结构的分析。
3.结果与讨论
3.1形貌分析
SEM结果显示，稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极具有较为均匀的颗粒分布和较为光滑的表面，且颗粒尺寸较小。
3.2结构分析
XRD结果显示，稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极晶体结构明显改变。通过掺杂稀土元素，钛基纳米二氧化钛晶体结构发生改变，晶格常数增加。
3.3电催化性能分析
采用循环伏安法和计时法研究稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极的催化性能。实验结果显示，稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极具有较好的催化活性和稳定性。
4.结论
通过溶胶-凝胶法制备了稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极，并对其电催化性能进行了研究。结果表明，稀土掺杂改性的钛基纳米二氧化钛膜电极具有较高的催化活性和稳定性。这为纳米材料在能源转换和储存领域的应用提供了新的思路和方法。
关键词：稀土掺杂、钛基纳米二氧化钛、膜电极、溶胶-凝胶法、电催化性能