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铒掺杂二氧化钛制备及其光催化性能研究
概述
二氧化钛（TiO2）具有优良的光催化性能，是广泛应用于环境治理、能源转换等领域的重要材料。近年来，对二氧化钛进行掺杂改性已成为提高其光催化活性和稳定性的重要途径。铒（Er）元素具有较窄的能带宽和较强的3+价态离子态效应，可引入TiO2晶格中扩散位置，从而改变其光学和电学性质。本文主要介绍了铒掺杂二氧化钛的制备方法和其光催化性能研究情况。
制备方法
通常铒掺杂二氧化钛材料制备方法包括溶胶-凝胶法、水热法和共沉淀法等。其中，溶胶-凝胶法是最常用的一种方法。
溶胶-凝胶法制备铒掺杂二氧化钛材料的步骤如下：
首先，将适量的钛酸四丁酯和铒氯化物溶解在丙酮中，同时在溶液中加入适量的氨水作为反应促进剂和pH值调节剂。
其次，将该混合液缓慢搅拌并加热到70℃，使其发生缩合反应，形成透明的凝胶状体。
最后，将凝胶样品在空气中干燥并在氧气氛围下高温煅烧，形成铒掺杂的二氧化钛材料。
光催化性能研究
研究表明，铒掺杂二氧化钛材料能够有效提高其光催化降解有机污染物的活性。原因主要是铒元素的掺杂能够改变TiO2的晶体结构和光学性质，提高其光响应能力，同时增加其缺陷密度，加速光生电子-空穴对的分离和迁移，从而提高其光催化活性。以下是该材料在光催化去除有机污染物方面的应用研究。
铒掺杂二氧化钛对罗丹明B的光催化降解
罗丹明B（RhB）是一种常见的有机染料，其存在会对环境造成严重的污染。该研究采用铒掺杂二氧化钛材料对RhB进行光催化降解，结果表明，在可见光照射下，铒掺杂二氧化钛材料对RhB的降解率高于未掺杂的纯二氧化钛材料。其中，最佳的铒掺杂比例为5%。该结果表明，铒掺杂能够显著提高二氧化钛材料的光催化性能和稳定性。
铒掺杂二氧化钛对苯酚的光催化降解
苯酚是一种有毒有害的有机物，对环境和人体健康都有严重危害。本研究使用不同比例的铒掺杂二氧化钛材料对苯酚进行光催化降解，结果表明，铒掺杂比例为3%的二氧化钛材料对苯酚的降解率最高，达到了74.4%。铒掺杂二氧化钛材料的光催化性能显著优于纯二氧化钛材料。
结论
铒掺杂能够显著提高二氧化钛材料的光催化活性和稳定性，对于降低污染物在水和空气中的浓度具有重要意义。制备铒掺杂二氧化钛材料的溶胶-凝胶法是一种简便有效的方法，提供了一种新的途径来开发高效、低成本的光催化材料。当然，随着研究的深入，对铒掺杂比例和制备条件的优化以及其光催化机制的进一步研究等方面还存在许多待解决的问题，需要更多的实验数据和理论分析来验证。