木质基钇掺杂TiO_(2)薄膜的制备及其光催化性能

作     者：王嘉伟 胡晓洋 李明剑 邵霖治 战剑锋 WANG Jiawei;HU Xiaoyang;LI Mingjian;SHAO Linzhi;ZHAN Jianfeng

作者机构：生物质材料科学与技术教育部重点实验室(东北林业大学)哈尔滨150040 

出 版 物：《林业工程学报》 (Journal of Forestry Engineering)

年 卷 期：2021年第6卷第6期

页      面：51-57页

学科分类：082902[工学-木材科学与技术] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 

基　　金：黑龙江省自然科学基金(C2015053) 东北林业大学基本科研业务费专项资金C类资助项目(2572019CJ01) 

主　　题：二氧化钛 木材 钇掺杂 水热法 光催化 

摘      要：二氧化钛(TiO_(2))在污水处理领域被广泛关注,然而团聚失活、回收困难和自然光利用率低等问题使其应用受到限制。本研究致力于提高TiO_(2)的光响应范围、光催化活性并解决其难以回收的问题。采用水热法制备了以木材为基底的TiO_(2)/木材复合材料,探讨了不同掺杂量的稀土钇对TiO_(2)/木材复合材料光催化性能的影响,并对制备的复合材料从晶体结构、表面形貌、组分含量、表面官能团、吸光度等方面进行表征测试,通过降解模拟污染物甲基橙溶液探讨复合材料的光催化性能。研究结果表明,负载于木材表面的TiO_(2)均为锐钛矿型,且均匀负载在木材基体表面;稀土钇的掺杂能够起到细化晶粒的作用,晶粒最小可达9 nm,较小的晶粒尺寸可使以木材为基底的TiO_(2)具有更大的受光面积,进而达到提高材料光催化性能的目的;此外,稀土钇的掺杂扩大了TiO_(2)的光谱响应范围,使复合材料对光的吸收波长发生红移;以20 mg/L甲基橙溶液作为目标污染物,经过长弧氙灯光照240 min后,掺杂稀土钇的摩尔分数为1%的复合材料光催化效果最为明显,甲基橙降解率达到75%。本研究制备的复合材料将木材的环境友好特性与TiO_(2)优异的光催化性能相结合,为光催化处理污水及生物质基复合材料的制备提供了思路。