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文档简介

TiO2粉末光催化一直被认为是最有前途的方法之一。由于TiO2较强的光催化活性，物理化学性质稳定，无毒性，使废水中的染料降解成本降低。然而，仍然存在限制其应用的缺陷，例如，TiO2的宽带隙（3.2eV）仅对波长小于387nm的紫外光区响应，且光生电子-空穴对重组率高，降低反应效率。因此，研发禁带宽度小、能在可见光响应的TiO2成为当务之急。稀土金属具有特殊的电子层结构，可以充当电子受体，能够有效的阻碍光生电子-空穴对的复合。而非金属元素由于具有特殊的能量轨道，作为掺杂元素时可进入TiO2晶格中并部分取代其中的O原子以达到缩小禁带宽度、使光吸收范围向可见光范围移动的效果。本文拟采用水热法来制备S、Yb单掺杂以及S、Yb共掺杂TiO2光催化剂，以氙灯为光源，亚甲基蓝为模拟污染物，考察S、Yb掺杂对TiO2光催化性能的影响，结合XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis、PL等表征手段对其光催化剂进行分析表征，探讨掺杂元素对TiO2催化性能的影响，并讨论TiO2光催化剂的作用机理，最后，通过对共掺杂TiO2光催化剂的回收利用确定其稳定性。本文旨在得到一种应用于治理水污染的绿色光催化剂。摘要：以钛酸四丁酯、硫脲、硝酸镱为原料，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为软模板剂，采用水热法制备了S、Yb共掺杂纳米二氧化钛。利用XRD、XPS、BET、SEM-EDS、TEM、UV-Vis、PL对样品的结构和性能进行了表征与测试。以亚甲基蓝（MB）为模拟污染物，氙灯（500W）为光源评价样品的光催化性能。结果表明：TiO2为单一的锐钛矿相，S和Yb成功地掺杂进入TiO2晶格中，掺杂抑制了晶粒的生长，减小了TiO2的禁带宽度，增大了样品的比表面积，降低了光生电子与空穴对的复合率，扩大了光吸收范围；当n(S)∶n(Yb)=2.0∶1.5时得到的2.0%S/1.5%Yb-TiO2光催化性能最佳，500W氙灯反应光源下对亚甲基蓝（20mg/L）在90min内的光催化降解效率达到97.75%。结论采用XRD、BET、TEM、XPS、SEM-EDS、UV-Vis、PL对水热法制备的2.0%S/1.5%Yb-TiO2光催化剂进行了表征。结果表明：S和Yb的掺入未改变TiO2晶体结构，掺杂降低了TiO2的晶粒尺寸，提高了TiO2的比表面积，缩小了TiO2的禁带宽度，减小了光生电子-空穴对的复合几率，使其吸收光范围延伸至可见光区域，提高了光的利用率，提升了光催化效率。在500W氙灯照射90min时对亚甲基蓝（20mg/L）的降解率达到97.75%，远远高于同等条件下纯T

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