黑电气石/TiO_2/稀土离子(Nd^(3+),Gd^(3+))复合材料的制备及物相行为研究

为提高TiO2光催化性能,以黑电气石、钛酸四丁酯和稀土氧化物(Nd2O3、Gd2O3)为原料,采用溶胶-凝胶法制备黑电气石/TiO2/稀土离子(Nd3+,Gd3+)复合材料,借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对该复合材料进行了物相分析和微观结构分析。结果表明,500℃煅烧后生成的TiO2属锐钛矿相,TiO2粒径均在纳米尺度,且成功包覆于黑电气石表面,说明制备工艺及反应条件控制合理。

黑电气石/TiO_2/稀土离子(Nd^(3+),Gd^(3+))复合材料的光催化性能研究

通过光降解甲基橙实验,研究了利用溶胶-凝胶法制备出的黑电气石/TiO2/稀土离子(Nd3+,Gd3+)复合材料的光催化效率。探讨了黑电气石掺量、稀土离子(Nd3+,Gd3+)掺量和甲基橙初始浓度对降解率的影响,并分析了黑电气石和稀土离子对光催化反应的作用机理。结果表明,黑电气石和稀土元素的加入显著提高了TiO2的光催化效率,复合材料对甲基橙的最高降解率比纯TiO2提高了约26%。Nd3+、Gd3+与黑电气石的最佳掺量分别为0.15%、0.10%和1.5%。

Yb^(3+)在不同基质中基态分裂能的计算分析

利用晶体场理论,推导出Yb3+离子基态(2F7/2)与Nd3+离子基态(4I9/2)最大分裂能之间的关系式为ΔE(2F7/2)=1.4667ΔE(4I9/2),从实验数据拟合得到的关系式为ΔE(2F7/2)=1.0987ΔE(4I9/2)。理论计算与实验拟合存在差异,分析了出现差异的原因,认为差异主要是由相同晶体场对于不同掺杂离子的影响即晶体场参数Nv值不完全相同而引起的。