上转换发光剂掺杂纳米TiO_2的制备及可见光降解乙基紫的研究

合成了一种新型含有稀土金属Er的上转换发光剂40CdF2.60BaF2.1.6Er2O3,此上转换发光剂在488 nm可见光的激发下,产生了5个波长均小于387 nm的上转换紫外光发射峰.采用超声波分散的方法制备出了上转换发光剂掺杂的纳米TiO2可见光光催化剂.利用X-射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)对催化剂进行了表征.以乙基紫染料为研究对象,研究了在(三基色灯下发出的)可见光的照射下该可见光光催化剂的催化降解性能,并与未掺杂的纳米TiO2粉末的催化性能进行了对比.结果表明,作为掺杂成分的上转换发光剂可有效地将可见光转化为紫外光并被纳米TiO2粉末吸收利用,在可见光照射12.0 h后乙基紫降解率达到了99.68%,大大高于未掺杂纳米TiO2时的降解率.

基于Er^(3+)∶YAlO_3/TiO_2的可见光催化降解室内甲醛

为使TiO2能够在可见光下发挥其于紫外激发的高光催化活性降解室内甲醛,采用水热处理法将TiO2与掺杂稀土离子Er3+的上转换发光剂Er3+∶YAlO3结合,制备具有可见光响应的Er3+∶YAlO3/TiO2光催化剂,并对其进行了表征分析。结果表明,TiO2以锐钛矿为主,且Er3+∶YAlO3可有效地将可见光上转换至可激发TiO2的紫外光。在箱式反应器中进行光催化降解气态甲醛,研究了甲醛初始浓度与催化剂用量对甲醛降解效率的影响。结果表明,该光催化反应的假一级反应速率常数(kapp)与甲醛初始浓度成正相关,而随催化剂用量的增加先升高后降低。当甲醛初始浓度为0.058 mg/m3、催化剂用量为0.122 4 g/L时,kapp最大为3.65×10-3min-1。该反应符合Langmuir-Hinshelwood模型,反应速率常数为5×10-8mg/(L·min)。

Er^(3+):YAlO_3/Fe或Co掺杂ZnO包覆物的制备及光催化活性研究

主要对ZnO半导体材料进行改性,分别通过溶胶凝胶、超声分散和溶液沸腾的方法合成了Er3+:YAlO3/Fe或Co掺杂ZnO复合物光催化剂,并且采用XRD和SEM进行表征,研究了各种因素在太阳光照射下降解酸性红B的催化活性,也考察了Er3+:YAlO3包覆量、Er3+:YA-lO3/Fe或Co掺杂ZnO、太阳光照射时间、处理温度和处理时间对降解率的影响,并通过HPLC进一步验证偶氮品红的降解程度。实验结果表明,加入上转换发光剂(Er3+:YAlO3占催化剂总量25%最好)之后降解率大幅度增加,改性后的光催化剂能有效地降解染料废水。

Er:YAG/MoS_(2)-NiGa_(2)O_(4)复合物的制备及其光催化活性的研究

本研究采用水热合成法合成了半导体光催化剂NiGa_(2)O_(4),并用溶胶-凝胶法和高温煅烧法制备了上转换发光剂Er^(3+):Y_(3)Al_(5)O_(12)(Er:YAG),然后采用超声分散法和水热合成法制备了Er:YAG/MoS_(2)-NiGa_(2)O_(4)复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量色散X射线能谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)以及光致发光光谱(PL)等表征手段对其结构、组成、表面形态及其光学特性进行了研究。此外,还详细研究了Er:YAG与NiGa_(2)O_(4)的不同质量比、光照时间、溶液酸度(pH)和光催化剂的稳定性等因素对光催化分解水制氢活性的影响。结果表明,在复合光催化剂Er:YAG/MoS_(2)-NiGa_(2)O_(4)中,Er:YAG作为上转换发光剂可以吸收可见光并将它们转换为紫外光激发宽带隙半导体NiGa_(2)O_(4)。并且,Er:YAG与NiGa_(2)O_(4)的质量比为3∶9,溶液的pH=6.0时,催化剂Er:YAG/MoS_(2)-NiGa_(2)O_(4)表现出最佳的光催化活性。此外还考察了Er:YAG/MoS_(2)-NiGa_(2)O_(4)光催化制氢活性的稳定性。实验结果显示,经过5次重复实验光催化剂Er:YAG/MoS_(2)-NiGa_(2)O_(4)的催化活性仍保持较高水平。