可见光响应Pr 3+ :Y 2 SiO 5 /TiO 2 薄膜的制备
发布时间：2020-12-23 10:09
目的研究层涂法制备Pr3+:Y2SiO5/TiO2复合薄膜的结构与可见光催化性能。方法分别以钛酸丁酯（TBOT）和正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体,通过溶胶-凝胶法制得TiO2凝胶和Pr掺杂的Y2SiO5凝胶,以碳纤维为薄膜载体,并通过浸渍提拉法制备Pr3+:Y2SiO5/TiO2层涂薄膜,研究层涂法制备复合薄膜对复合薄膜结构、形貌以及光催化效果的影响。结果复合薄膜具有明显的分层界限,形貌较平整,有较少龟裂;复合薄膜性能受涂覆次序的影响较大。结论依次将Pr3+:Y2SiO5和TiO2涂覆在碳纤维上的复合薄膜具有较好的光催化性能,可见光光照2 h,对亚甲基蓝的脱色率达到94%,其可见光催化效率高于TiO2薄膜的59%。
【文章来源】：装备环境工程. 2016年06期
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
XRD分析图谱
?度芤撼跏寂ǘ鹊奈?舛裙舛戎担籄i为光催化降解i小时后的吸光度光度值。2试验结果与讨论2.1X射线衍射谱图图1所示为样品的X射线衍射（XRD）图。由图1a复合薄膜XRD图谱可知，在2θ=25.32°处衍射峰很强，且图谱a与图谱c锐钛矿型纯TiO2薄膜在2θ=25.32°处出峰一致，说明复合膜主要以锐钛矿型TiO2存在。同时，与图谱b低温相X1型硅酸钇Y2SiO5的出峰相比，复合薄膜样品XRD分析图谱中有Y2SiO5的衍射峰，说明样品中有Y2SiO5的存在。图1XRD分析图谱Fig.1XRDanalysismap2.2SEM形貌图2为样品的扫描电镜图。图a为Pr3+:Y2SiO5/TiO2复合粉体的扫描电镜SEM照片，图b为Pr3+:Y2SiO5/TiO2复合薄膜SEM照片。从电镜照片a中可以看出，复合粉体呈不规则菱形，表面较为平整光滑，且Y2SiO5在其表面均匀附着，但颗粒大小不太均匀，这可能是由于在焙烧过程有少许团聚所致。图b为复合薄膜电镜照片，TiO2和Pr3+:Y2SiO5能够较为均匀地附着在碳纤维表面且表面平滑，上转换材料Pr3+:Y2SiO5附着在内层，TiO2均匀地分散在外层，薄膜表面在干燥与焙烧过程中有少量颗粒发生龟裂，复合材料在碳纤维表面有较多的附着量。2.3光催化降解效果图3为可见光条件下0～6h内亚甲基蓝的降图2样品材料SEM图Fig.2SEMfiguresofsample图3亚甲基蓝的脱色率-时间曲线Fig.3Methylenebluedecolorizationrate-timecurves解脱色率。由图3可知，在0~3h内亚甲基蓝的降解脱色主要是由于碳纤维的物理吸附作用引起的。由3h内由碳纤维的吸附曲线可知，对亚甲基蓝的吸附作用趋于饱和，最大吸附量约为48%。对比1#复合薄膜和2#复合薄膜的降解曲线可知，1#复
糱为Pr3+:Y2SiO5/TiO2复合薄膜SEM照片。从电镜照片a中可以看出，复合粉体呈不规则菱形，表面较为平整光滑，且Y2SiO5在其表面均匀附着，但颗粒大小不太均匀，这可能是由于在焙烧过程有少许团聚所致。图b为复合薄膜电镜照片，TiO2和Pr3+:Y2SiO5能够较为均匀地附着在碳纤维表面且表面平滑，上转换材料Pr3+:Y2SiO5附着在内层，TiO2均匀地分散在外层，薄膜表面在干燥与焙烧过程中有少量颗粒发生龟裂，复合材料在碳纤维表面有较多的附着量。2.3光催化降解效果图3为可见光条件下0～6h内亚甲基蓝的降图2样品材料SEM图Fig.2SEMfiguresofsample图3亚甲基蓝的脱色率-时间曲线Fig.3Methylenebluedecolorizationrate-timecurves解脱色率。由图3可知，在0~3h内亚甲基蓝的降解脱色主要是由于碳纤维的物理吸附作用引起的。由3h内由碳纤维的吸附曲线可知，对亚甲基蓝的吸附作用趋于饱和，最大吸附量约为48%。对比1#复合薄膜和2#复合薄膜的降解曲线可知，1#复合薄膜光催化效果明显高于2#复合薄膜，可能是由于Pr3+:Y2SiO5将TiO2覆盖，降低了污染物与TiO2的接触面积，导致2#复合薄膜光降解速率较慢、效果不好。对比纯TiO2薄膜和Pr3+:Y2SiO5/TiO2复合薄膜的降解率曲线可知，1#复合薄膜降解速率明显高于纯TiO2薄膜的59%，并且最大降解吸附率高达94%，可知在掺杂入上转换材料后，可使TiO2有效利用可见光。Pr3+:Y2SiO5含量过多会影响TiO2晶体生长及表面形核，减少TiO2与目标污染物的接触面积；
【参考文献】：
期刊论文
[1]双晶型TiO2薄膜的低温制备及表征[J]. 燕姗姗,吴连弟,陈锋,张金龙. 物理化学学报. 2007(03)
[2]Upconversion Luminescence Properties of Ho3+,Tm3+,Yb3+ Co-Doped Nanocrystal NaYF4 Synthesized by Hydrothermal Method[J]. 杨魁胜,李岩,余朝义,卢利平,叶灿华,张希艳. Journal of Rare Earths. 2006(06)
[3]二氧化钛功能薄膜研究发展与应用[J]. 张长远,何斌,张金龙. 感光科学与光化学. 2004(01)
本文编号：2933527
【文章来源】：装备环境工程. 2016年06期
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
XRD分析图谱
?度芤撼跏寂ǘ鹊奈?舛裙舛戎担籄i为光催化降解i小时后的吸光度光度值。2试验结果与讨论2.1X射线衍射谱图图1所示为样品的X射线衍射（XRD）图。由图1a复合薄膜XRD图谱可知，在2θ=25.32°处衍射峰很强，且图谱a与图谱c锐钛矿型纯TiO2薄膜在2θ=25.32°处出峰一致，说明复合膜主要以锐钛矿型TiO2存在。同时，与图谱b低温相X1型硅酸钇Y2SiO5的出峰相比，复合薄膜样品XRD分析图谱中有Y2SiO5的衍射峰，说明样品中有Y2SiO5的存在。图1XRD分析图谱Fig.1XRDanalysismap2.2SEM形貌图2为样品的扫描电镜图。图a为Pr3+:Y2SiO5/TiO2复合粉体的扫描电镜SEM照片，图b为Pr3+:Y2SiO5/TiO2复合薄膜SEM照片。从电镜照片a中可以看出，复合粉体呈不规则菱形，表面较为平整光滑，且Y2SiO5在其表面均匀附着，但颗粒大小不太均匀，这可能是由于在焙烧过程有少许团聚所致。图b为复合薄膜电镜照片，TiO2和Pr3+:Y2SiO5能够较为均匀地附着在碳纤维表面且表面平滑，上转换材料Pr3+:Y2SiO5附着在内层，TiO2均匀地分散在外层，薄膜表面在干燥与焙烧过程中有少量颗粒发生龟裂，复合材料在碳纤维表面有较多的附着量。2.3光催化降解效果图3为可见光条件下0～6h内亚甲基蓝的降图2样品材料SEM图Fig.2SEMfiguresofsample图3亚甲基蓝的脱色率-时间曲线Fig.3Methylenebluedecolorizationrate-timecurves解脱色率。由图3可知，在0~3h内亚甲基蓝的降解脱色主要是由于碳纤维的物理吸附作用引起的。由3h内由碳纤维的吸附曲线可知，对亚甲基蓝的吸附作用趋于饱和，最大吸附量约为48%。对比1#复合薄膜和2#复合薄膜的降解曲线可知，1#复
糱为Pr3+:Y2SiO5/TiO2复合薄膜SEM照片。从电镜照片a中可以看出，复合粉体呈不规则菱形，表面较为平整光滑，且Y2SiO5在其表面均匀附着，但颗粒大小不太均匀，这可能是由于在焙烧过程有少许团聚所致。图b为复合薄膜电镜照片，TiO2和Pr3+:Y2SiO5能够较为均匀地附着在碳纤维表面且表面平滑，上转换材料Pr3+:Y2SiO5附着在内层，TiO2均匀地分散在外层，薄膜表面在干燥与焙烧过程中有少量颗粒发生龟裂，复合材料在碳纤维表面有较多的附着量。2.3光催化降解效果图3为可见光条件下0～6h内亚甲基蓝的降图2样品材料SEM图Fig.2SEMfiguresofsample图3亚甲基蓝的脱色率-时间曲线Fig.3Methylenebluedecolorizationrate-timecurves解脱色率。由图3可知，在0~3h内亚甲基蓝的降解脱色主要是由于碳纤维的物理吸附作用引起的。由3h内由碳纤维的吸附曲线可知，对亚甲基蓝的吸附作用趋于饱和，最大吸附量约为48%。对比1#复合薄膜和2#复合薄膜的降解曲线可知，1#复合薄膜光催化效果明显高于2#复合薄膜，可能是由于Pr3+:Y2SiO5将TiO2覆盖，降低了污染物与TiO2的接触面积，导致2#复合薄膜光降解速率较慢、效果不好。对比纯TiO2薄膜和Pr3+:Y2SiO5/TiO2复合薄膜的降解率曲线可知，1#复合薄膜降解速率明显高于纯TiO2薄膜的59%，并且最大降解吸附率高达94%，可知在掺杂入上转换材料后，可使TiO2有效利用可见光。Pr3+:Y2SiO5含量过多会影响TiO2晶体生长及表面形核，减少TiO2与目标污染物的接触面积；
【参考文献】：
期刊论文
[1]双晶型TiO2薄膜的低温制备及表征[J]. 燕姗姗,吴连弟,陈锋,张金龙. 物理化学学报. 2007(03)
[2]Upconversion Luminescence Properties of Ho3+,Tm3+,Yb3+ Co-Doped Nanocrystal NaYF4 Synthesized by Hydrothermal Method[J]. 杨魁胜,李岩,余朝义,卢利平,叶灿华,张希艳. Journal of Rare Earths. 2006(06)
[3]二氧化钛功能薄膜研究发展与应用[J]. 张长远,何斌,张金龙. 感光科学与光化学. 2004(01)
本文编号：2933527
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