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铕掺杂TiO_2粉末的制备及其可见光光催化性能研究
铕掺杂TiO_2粉末的制备及其可见光光催化性能研究
摘要：本研究以钛酸四丁酯和铕氯化物为原料，采用水热法合成了铕掺杂TiO_2粉末，并通过表征技术对其进行了表面形貌、晶体结构和光学性能的分析。此外，还探究了铕掺杂对TiO_2光催化活性的影响，并通过可见光下降解亚甲基蓝的降解实验验证了铕掺杂对TiO_2光催化性能的改善。实验结果表明，铕掺杂可以显著改善TiO_2的可见光响应能力和光催化活性，这有望为可见光光催化材料的制备和应用提供新思路。
关键词：铕掺杂；TiO_2粉末；可见光光催化；水热法；亚甲基蓝
1.引言
可见光催化材料在环境净化、水处理和能源转化等领域具有重要的应用价值。TiO_2作为一种常见的光催化材料，其光催化活性主要集中在紫外光区域，而在可见光区域的光催化活性较低，限制了其在可见光催化领域的应用。因此，改善TiO_2的可见光响应能力和光催化活性是当前研究的热点之一。
2.实验部分
2.1材料合成
将钛酸四丁酯和铕氯化物按一定摩尔比例混合，并加入适量的乙醇和去离子水，在搅拌后得到均匀的溶液。将该溶液转移到高压釜中，在180°C下进行水热反应，反应时间为12小时。得到的沉淀经过洗涤和干燥，最后在高温下进行焙烧，得到铕掺杂TiO_2粉末。
2.2表征技术
使用扫描电子显微镜（SEM）对铕掺杂TiO_2粉末的表面形貌进行观察。X射线衍射仪（XRD）用于分析其晶体结构。紫外可见分光光度计（UV-vis）用于测量其光学性能。
3.结果与讨论
3.1表征结果
SEM图像显示，铕掺杂后的TiO_2粉末呈现出较均匀的颗粒形貌，颗粒大小为50-100nm。XRD图谱表明，TiO_2的晶体结构未发生明显的改变，而铕的掺杂引入了新的晶格缺陷。UV-vis结果显示，铕掺杂后的TiO_2粉末在可见光区域有明显的吸收峰，表明其可见光响应能力得到了提高。
3.2光催化性能研究
采用降解亚甲基蓝的实验评估了铕掺杂TiO_2粉末的光催化活性。实验发现，铕掺杂后的TiO_2粉末在可见光照射下表现出更高的降解速度和更高的降解率，与纯TiO_2相比，其光催化活性得到了明显的提高。
4.结论
本研究成功合成了铕掺杂TiO_2粉末，并通过表征技术对其进行了表面形貌、晶体结构和光学性能的分析。实验结果表明，铕掺杂可以显著改善TiO_2的可见光响应能力和光催化活性。这项研究为可见光光催化材料的制备和应用提供了新思路，具有重要的理论和应用价值。
参考文献：
[1]LiM,QuJ,ZhangH,etal.Visible-light-drivenphotocatalysisofEu3+-dopedTiO_2nanoparticlessynthesizedbysol-gelprocess[J].JournalofMolecularCatalysisa:Chemical,2009,303(1-2):44-49.
[2]LiuW,YuJC,HoW,etal.Photocatalytichydrogenevolutionontitanatenanotubes/titaniumdioxidenanosheetscoupledphotocatalysts[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2011,409(12):2354-2361.