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TiO2光催化技術(shù)是日益受到重視的污染治理新技術(shù)，但由于TiO2光催化活性低，限制了其工業(yè)化進(jìn)程。因此，設法提高其光催化活性引起人們的廣泛重視。 與常規燒結相比，微波燒結具有燒結速度快、加熱均勻、降低燒結溫度、縮短燒結時(shí)間、提高材料性能等一系列優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“21世紀新一代燒結技術(shù)”。 本文采用溶膠-凝膠法并結合微波燒結工藝制備了稀土摻雜光催化薄膜(La/TiO2、Pr/TiO2、Nd/TiO2、Sm/TiO2、Eu/TiO2、Gd/TiO2、Dy/TiO2、Ho/TiO2、Tm/TiO2、Y/TiO2)，以羅丹明B為降解物，以高壓汞燈為光源，通過(guò)單因素實(shí)驗考察了燒結過(guò)程中加熱方式、微波功率、燒結溫度、燒結時(shí)間以及稀土摻雜量、涂膜層數等因素對TiO2光催化活性的影響，確定了最佳工藝條件，并用TG-DSC、SEM、XRD等對材料進(jìn)行了表征。 首先，采用混合加熱方式成功地實(shí)現了稀土摻雜光催化薄膜的微波燒結，研究了微波燒結制備RE/TiO2光催化薄膜的工藝條件。結果表明，最佳微波燒結制度為：三段加熱，第一階段，以約7.5℃/min的升溫速率加熱至225℃，第二階段，以約7.9℃/min的升溫速率加熱至423℃，第三階段，以約9.2℃/min的升溫速率加熱至515℃；升溫時(shí)間65min；燒結溫度為515℃；在保溫裝置中保溫30min。與常規燒結相比，微波燒結工藝制備RE/TiO2光催化薄膜的燒結溫度可由原來(lái)的600℃降低到515℃左右，燒結時(shí)間由原來(lái)的兩個(gè)多小時(shí)縮短到65min，而且提高了光催化薄膜的催化活性。 其次，系統地研究了十種稀土摻雜RE/TiO2光催化薄膜的光催化活性，確定最佳工藝條件分別為： La/TiO2薄膜：涂膜層數為1層，x(La)=0.10％；Pr/TiO2薄膜：涂膜層數為3層，x(Pr)=0.10％；Nd/TiO2薄膜：涂膜層數為3層、x(Nd)=0.15％；Sm/TiO2薄膜：涂膜層數為3層，x(Sm)=0.30％；Eu/TiO2薄膜：涂膜層數為2層、x(Eu)=0.35％；Gd/TiO2薄膜：涂膜層數為1層，x(Gd)=0.10％；Dy/TiO2薄膜：涂膜層數為1層、x(Dy)=0.30％；Ho/TiO2薄膜：涂膜層數為1層，x(Ho)=0.10％；Tm/TiO2薄膜：涂膜層數為1層、x(Tm)=0.10％；Y/TiO2薄膜：涂膜層數為1層、x(Y)=0.10％；其對模擬染料廢水羅丹明B的降解率依次達到：89.35％、89.34％、91.94％、90.00％、91.23％、92.94％、92.73％、93. 對樣品進(jìn)行TG-DSC分析發(fā)現，稀土摻雜能促進(jìn)銳鈦礦相提前出現，而抑制銳鈦礦相向金紅石相轉變。XRD分析結果表明，十種稀土摻雜TiO2薄膜均由銳鈦礦相組成。十種薄膜的平均粒徑依次約為24nm、16nm、24nm、19nm、24nm、24nm、16nm、24nm、24nm、24nm。對樣品進(jìn)行SEM分析發(fā)現，薄膜顆粒均發(fā)生不同程度的團聚，薄膜表面存在大量的缺陷，顆粒比較均勻。與常規燒結相比，微波燒結工藝制備的TiO2光催化薄膜微觀(guān)結構比較均勻，晶粒細化。 Ho/TiO2薄膜存在下的反應動(dòng)力學(xué)分析表明，光催化反應為二級反應。反應溫度為16℃時(shí)反應速率常數k1=0.5571(h·mg/l)-1；反應溫度為35℃時(shí)反應速率常數k2=0.8544(h·mg/l)-1。該反應的表觀(guān)活化能為16.657KJ·mol-1。 通過(guò)對亞甲基藍和甲基橙進(jìn)行降解實(shí)驗，發(fā)現稀土摻雜光催化薄膜對不同染料廢水都有降解能力，但對不同的染料降解效果不同。

    doi：
    10.7666/d.y853150
    關(guān)鍵詞：
    光催化 溶膠-凝膠法 微波燒結 薄膜 稀土
    作者：
    王紅偉
    學(xué)位授予單位：
    東北大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專(zhuān)業(yè)：
    有色金屬冶金
    導師姓名：
    劉奎仁
    學(xué)位年度：
    2006
    語(yǔ)種：
    中文
    分類(lèi)號：
    O484.41 TQ134.11
    在線(xiàn)出版日期：
    2006年08月30日（萬(wàn)方平臺首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時(shí)間）