300UL+ 微波水热法制备稀土元素铒掺杂TiO_2光催化剂及光催化活性

这篇由云南师范大学化学化工学院的研究学者完成，讨论微波水热法制备稀土元素铒掺杂TiO 2光催化剂及光催化活性 的论文，发表在重要期刊《工业催化》上。

采用微波水热法和溶胶－凝胶法制备稀土元素 Er 掺杂 TiO2 光催化剂 TiO2 － Er，以甲基橙溶液为模拟污染物，在微波辐射－紫外光照( MW － UV) 和太阳光照条件下，考察 TiO2－Er 光催化剂的光催化降解活性。分别用 N2 吸附－脱附、ICP－AES 和 PL 光谱分析对 TiO2－Er 光催化剂进行结构测试和表征。结果表明，Er 掺杂能显著提高 TiO2 光催化剂光催化活性，微波水热法制备的 TiO 2－Er 光催化剂具有较高的光催化活性; 微波水热法和溶胶－凝胶法制备的 TiO2－Er 光催化剂微波辐射－紫外光照50 min，甲基橙降解率分别为100% 和98．5% ，太阳光照4 h，甲基橙降解率分别为99．0% 和97．5%。微波水热法具有晶化时间短和元素掺杂均匀的优点，制备的 TiO2 － Er 光催化剂具有形貌均匀、孔径较大、孔分布均匀和比表面积较大等特点，且 Er 掺杂能YZ光生 e－/h + 复合，使光生 e－/h + 的分离效率得到提高，有利于光催化活性的提高。

图1/3↑

图2/3↑

图3/3↑

结论

( 1) 适量的 Er 元素掺杂能显著提高TiO2催化剂的光催化活性，微波水热法制备的 TiO2－Er 光催化剂光催化活性高于溶胶－凝胶法，在微波辐射－紫外光照 50 min 后，甲基橙降解率分别为100% 和 98．5%，太阳光照4 h，甲基橙降解率分别为99．0% 和97．5%。 ( 2) N2 吸附－脱附分析表明，微波水热法和溶胶－凝胶法制备的TiO2－Er 光催化剂形貌均匀，孔径较大，孔分布均匀; 微波水热法制备的TiO2－Er 光催化剂比表面积较溶胶－凝胶法大，光催化活性更高。 ( 3) ICP－AES 及 PL光谱分析表明，微波水热 法和溶胶－凝胶法制备的 TiO2－Er 光催化剂中，实际掺杂 Er 元素物质的量分数分别为0．092% 和 0．160% ，微波水热法具有晶化时间短和 Er 元素掺杂均匀的优点，且适量 Er 元素掺杂能YZ光生e－/ h + 复合，使光生 e－/h + 分离效率提高，有利于催化剂光催化活性的提高。

微波水热法制备 TiO2－Er 光催化剂: 取 3．4 mL 钛酸正丁酯，逐滴滴入盛有 17．5 mL 无水乙醇的烧杯中，搅拌形成溶液A; 称取硝酸铒与钛酸正丁酯物质的量比分别为 0、0．002、0．003、0．004、0．005 和 0．006，溶于 18．0 mL 二次蒸馏水中得到溶液 B; 将 B 溶液逐滴加入A 溶液中，待 B 溶液滴加完毕，即刻转入 XH － 800S 型微波水热平行合成仪聚四氟乙烯高压反应釜反应 3 h，设置反应温度 160 ℃ ，微波反应功率 600 W，反应结束后冷却至室温，真空抽滤，去离子水洗涤，得白色滤饼，真空干燥 2 h，将其研细放入高温箱式电阻炉焙烧一定时间，即得 TiO2－Er 光催化剂，置于干燥器备用。