【摘 要】
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本文通过稀土离子Tm3+、Yb3+掺杂和窄带半导体CdS(Eg=2.5eV)的复合,对纳米TiO2进行了改性研究,制备出新型Tm3+-Yb3+ /TiO2/ CdS纳米复合催化剂。稀土离子的上转换发光作用,可
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本文通过稀土离子Tm3+、Yb3+掺杂和窄带半导体CdS(Eg=2.5eV)的复合,对纳米TiO2进行了改性研究,制备出新型Tm3+-Yb3+ /TiO2/ CdS纳米复合催化剂。稀土离子的上转换发光作用,可以将低能的可见光转化为高能的紫外光,CdS的窄禁带宽度,可以扩展纳米材料的光谱吸收范围,这两种改性方法都能够抑制光生电子和空穴的复合,从而提高二氧化钛纳米复合催化剂的光催化降解效率。主要研究内容如下:1.采用溶胶-凝胶法合成了新型稀土离子Tm3+-Yb3+共掺杂的纳米TiO2/CdS复合光催化剂,运用紫外-可见漫反射光谱、X射线衍射、透射电镜和X射线光电子能谱等分析手段对催化剂体相及表面结构进行了详细表征。2.以三基色灯为光源,利用Tm3+-Yb3+/TiO2/CdS纳米复合催化剂,进行了光催化降解甲基紫、苯酚的实验研究,考察了光催化剂加入量、甲基紫或苯酚溶液初始浓度、光照时间及pH条件等对降解率的影响。结果表明,催化剂加入量为1.5g/L,甲基紫溶液浓度为20mg/L,并且在pH=2的条件下光照2h后,甲基紫的降解率达到98.13%。当催化剂加入量为4g/L时,光照12h后,苯酚的降解率达到73.52%,添加微量H2O2,光照12h后,苯酚降解率达到88.73%。3.对甲基紫和苯酚光催化降解过程的动力学特征进行了研究,并结合复合光催化剂的各种光学特性,讨论了光催化反应过程中的能量转移机理。
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