這篇由云南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的研究學(xué)者完成，討論微波水熱法制備稀土元素鉺摻雜TiO 2光催化劑及光催化活性 的論文，發(fā)表在重要期刊《工業(yè)催化》上。

摘要

采用微波水熱法和溶膠－凝膠法制備稀土元素 Er 摻雜 TiO2 光催化劑 TiO2 － Er，以甲基橙溶液為模擬污染物，在微波輻射－紫外光照( MW － UV) 和太陽光照條件下，考察 TiO2－Er 光催化劑的光催化降解活性。分別用 N2 吸附－脫附、ICP－AES 和 PL 光譜分析對 TiO2－Er 光催化劑進行結(jié)構(gòu)測試和表征。結(jié)果表明，Er 摻雜能顯著提高 TiO2 光催化劑光催化活性，微波水熱法制備的 TiO 2－Er 光催化劑具有較高的光催化活性; 微波水熱法和溶膠－凝膠法制備的 TiO2－Er 光催化劑微波輻射－紫外光照50 min，甲基橙降解率分別為100% 和98．5% ，太陽光照4 h，甲基橙降解率分別為99．0% 和97．5%。微波水熱法具有晶化時間短和元素?fù)诫s均勻的優(yōu)點，制備的 TiO2 － Er 光催化劑具有形貌均勻、孔徑較大、孔分布均勻和比表面積較大等特點，且 Er 摻雜能抑制光生 e－/h + 復(fù)合，使光生 e－/h + 的分離效率得到提高，有利于光催化活性的提高。

( 1) 適量的 Er 元素?fù)诫s能顯著提高TiO2催化劑的光催化活性，微波水熱法制備的 TiO2－Er 光催化劑光催化活性高于溶膠－凝膠法，在微波輻射－紫外光照 50 min 后，甲基橙降解率分別為100% 和 98．5%，太陽光照4 h，甲基橙降解率分別為99．0% 和97．5%。 ( 2) N2 吸附－脫附分析表明，微波水熱法和溶膠－凝膠法制備的TiO2－Er 光催化劑形貌均勻，孔徑較大，孔分布均勻; 微波水熱法制備的TiO2－Er 光催化劑比表面積較溶膠－凝膠法大，光催化活性更高。 ( 3) ICP－AES 及 PL光譜分析表明，微波水熱 法和溶膠－凝膠法制備的 TiO2－Er 光催化劑中，實際摻雜 Er 元素物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0．092% 和 0．160% ，微波水熱法具有晶化時間短和 Er 元素?fù)诫s均勻的優(yōu)點，且適量 Er 元素?fù)诫s能抑制光生e－/ h + 復(fù)合，使光生 e－/h + 分離效率提高，有利于催化劑光催化活性的提高。

儀器

微波水熱法制備 TiO2－Er 光催化劑: 取 3．4 mL 鈦酸正丁酯，逐滴滴入盛有 17．5 mL 無水乙醇的燒杯中，攪拌形成溶液A; 稱取硝酸鉺與鈦酸正丁酯物質(zhì)的量比分別為 0、0．002、0．003、0．004、0．005 和 0．006，溶于 18．0 mL 二次蒸餾水中得到溶液 B; 將 B 溶液逐滴加入A 溶液中，待 B 溶液滴加完畢，即刻轉(zhuǎn)入 XH － 800S 型微波水熱平行合成儀聚四氟乙烯高壓反應(yīng)釜反應(yīng) 3 h，設(shè)置反應(yīng)溫度 160 ℃ ，微波反應(yīng)功率 600 W，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，真空抽濾，去離子水洗滌，得白色濾餅，真空干燥 2 h，將其研細(xì)放入高溫箱式電阻爐焙燒一定時間，即得 TiO2－Er 光催化劑，置于干燥器備用。