基本信息
- 项目名称：
- Sm3+和Gd3+共掺杂TiO2粉体的制备及其对亚甲基蓝的光催化活性
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 1
- 详细介绍：
- 1
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：通过Sm3+/ Gd3+共掺杂制备具有高光催化活性的TiO2。基本思路：通过稀土离子间掺杂量的配比考虑Sm3+/ Gd3+间协同作用对TiO2晶体和晶格结构的影响，利用稀土离子间能量传递的特性考虑Sm3+/ Gd3+间能量传递对TiO2光催化活性的影响。并考虑TiO2投加量、亚甲基蓝初始浓度对TiO2光催化活性的影响，确定TiO2的光催化工艺
科学性、先进性及独特之处
- 将稀土离子的结构特性和离子间能量传递规律应用于光催化领域。当双稀土离子掺杂时，某一种3价稀土离子敏化TiO2并在其表面产生更多的羟基自由基，增强其催化活性；另一3价稀土离子可以捕获电子变为2价稀土离子，2价和3价稀土离子不同能级间的能量重叠的机会较多，受紫外光激发的稀土离子可以将能量传递给2价稀土离子并使其激活，延长TiO2表面激发的电子和空穴分离时间，提高其光催化效能。
应用价值和现实意义
- 近年水和空气被有机物污染的问题越来越为人们关注。光催化降解技术被广泛应用于处理有机污染物，其中TiO2研究的最为详细、应用的十分广泛。纯TiO2光催化活性低的缺点，已不能满足现代光催化技术应用的要求。以稀土离子结构特性和离子间能量传递理论为基础，制备双稀土离子掺杂的高效TiO2，并用其降解有机物改善居室中空气的质量、生活用水的安全。因此其应用前景广阔，必将产生很好的经济效益和社会效益。
学术论文摘要
- 采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2，Sm3+或Gd3+单掺杂和Sm3+/ Gd3+共掺杂TiO2，对其结构和催化活性进行表征。探讨了Sm3+/ Gd3+共掺杂、亚甲基蓝初始浓度和粉体投加量对TiO2光催化活性的影响。结果表明，Sm3+/ Gd3+共掺杂可以显著提高TiO2光催化活性。Sm3+/ Gd3+在TiO2中产生协同作用，可以抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相转变，使TiO2的粒径尺寸减小，增大了TiO2的晶格畸变。当共掺杂0.1%Sm3+/ 0.2%Gd3+时，亚甲基蓝初始浓度为4mg/L和粉体投加量为2g/L时，TiO2光催化活性最高，对亚甲基蓝光催化降解率达到99.71%。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- Gd3+和Eu3+共掺杂TiO2粉体的制备及催化活性，硅酸盐学报，2010，38（12），1241-1246.
同类课题研究水平概述
- 近年来,以纳米TiO2为主的多相光催化氧化技术作为一种绿色的环境净化技术,在净化空气和水中的微污染物方面展示出巨大的应用潜能,引起国内外学者的广泛关注。纳米TiO2是一种重要的半导体光催化材料，其是具有较深价带(VB)能级的半导体材料，当受到能量大于带隙能量的光照射时,处于价带上的电子被激发到导带 (CB)上,从而使导带、价带上分别生成高活性电子 (e-)和带正电荷空穴(h+),即形成氧化-还原体系, 这些光生电子和空穴带有一定能量可以自由迁移,当它们迁移到催化剂表面时就可以分别与溶解氧、水分子作用,产生具有高活性、强氧化性的羟基自由基•OH。,这些自由基就能将有机化合
