上转换材料复合TiO2/ZnO光催化剂的制备与性能

作     者：董轶 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：江元汝

授予年度：2013年

学科分类：081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：上转换材料 Er3+ TiO2/ZnO 光催化 

摘      要：上转换材料是可将低能量光子转换为高能量光子的特殊光功能材料。将可见光转换为紫外光对于太阳光的利用具有重要意义。目前光催化领域使用最多的TiO具有无毒无害对环境友好等特点应用广泛，由于TiO禁带宽度为3.2eV难以响应可见光的激发，不能充分利用太阳能，因此将上转换材料应用于TiO及其改性体系对提高光催化性能具有重要的理论意义与实用价值。 本文采用溶胶凝胶法以稀土元素铒为上转换激发剂，以氧化物TiO和氟化物CaF2为基材，研究了上转换材料制备及在TiO/ZnO复合光催化体系的应用。得到以下结论： 1、TiO/ZnO复合粉体对可见光与紫外光的吸收强度高于TiO和ZnO粉体。 2、Er掺杂TiO所得TiO(Er)上转换材料，Er的掺入并未影响TiO的结构，TiO(Er)在482nm可见光照射下出现了349nm，363nm两个紫外发射峰表明了该材料具有将低能量光子转为高能光子的性能。 3、Er掺杂CaF2所得CaF2(Er)上转换材料，在可见光激发下有2个较强紫外光发射峰(332nm，377nm)。表明普通碱土金属氟化物也是上转换材料较好的基材。 4、将CaF2与TiO两种基质复合掺杂(Er)所得的复合上转换材料兼有TiO(Er)与CaF2(Er)的发射峰但发光强度有所降低。 5、上转换材料-TiO/ZnO复合薄膜的光催化降解甲醛的实验结果验证了这类材料较好于TiO与ZnO及TiO/ZnO体系的光催化性能 研究结果表明铒掺杂的氧化物及氟化钙体系具有上转换性能，这类材料能将低能光子转换为高能光子，提高可见光利用效率，提高光催化剂的光催化性能。