热喷涂法制备的La3+掺杂纳米TiO2粉末的表征.pdfVIP

第29卷第8期 焊 接 学 报 V01．29No．8 200 2008 8年8月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONAugust 雷阿利， 徐大鹏， 冯拉俊， 朱 广’ (西安理工大学材料科学与工程学院，西安710048) 摘要：采用等离子热喷涂法以钛酸四丁酯为主要原料制备出稀土离子掺杂的纳米 ’n02光催化剂。通过XRD，XPS，TEM，uV．Ⅵs等检测手段对样品进行表征，同时检测了 其光催化性能，并分析了掺杂对Ti02的影响机理。结果表明，所制备的La3+掺杂纳米 嘶02是锐钛矿相和金红石相混晶结构，粒径分布在10。50nm之间；h3+掺杂能够促进 锐钛矿向金红石的转变，同时抑制n02晶粒的长大；h3+掺杂使Ti02紫外一可见吸收 光谱发生红移；适量La3+掺杂能显著提高TiCh的光催化活性，最佳掺杂浓度为0．5％ (与n原子摩尔比)，甲基橙降解率在90mill内可达到82．4％。比纯％Q高出13．2％。 关键词：1鹏；等离子喷涂；掺杂；镧离子 雷阿利 中图分类号：TGIl5．28文献标识码：A 文章编号：0253—360X(a】0B)0S一0025一∞ 0序 言 机理，为纳米’ri02掺杂改性提供理论基础。 纳米’ri02因具有化学性质稳定、廉价无毒、分 1试验方法 散性好等优点，作为光催化剂在污水处理等领域倍 1．1试验原料及设备 受青睐，已成为半导体光催化研究的热点。但是纯 eV)，只能在较大能 试验试剂：钛酸四丁酯(化学纯)、无水乙醇(分 Ti02的禁带宽度较宽(E。=3．2 量的紫外线(380rim)的照射下使其价带中的电子析纯)、甲基橙、La(N03)，·6I-120(化学纯)。 受激发跃迁而表现出光催化活性，对可见光的利用 试验设备：GP80型高能等离子喷涂设备、 PQlSA喷枪、自制的雾化喷嘴。 率很低。为了提高Ti02对可见光的利用率增强光 1．2样品制备 催化活性，国内外许多学者进行了大量研究【l。5J，金 试验采用西安理工大学研制的液料等离子喷涂 属离子掺杂是目前Ti02改性研究的主要方法，稀土 系统，按体积比1：l的比例将钛酸四丁酯与无水乙 元素具有丰富的能级和4f电子跃迁特性，易产生多 醇混合制得A液，根据设计的掺杂比例将La(N03)，· 电子组态，有着特殊的光学性质【6J，但是稀土离子掺 6I-120用无水乙醇溶解后加入A液中，制成喷涂液 杂对纳米Ti02性能的影响机理目前并没有统一的 料。喷涂液料通过输液装置由双流体型雾化喷嘴雾 认识。等离子体具有高温、高热焓和高的温度梯度 化成非常细小的液滴，并被送人到高温等离子区内。 等特点，雾化后的化学液滴在等离子体中反应迅速， 经雾化后的液滴在等离子高温反应区发生强烈的化 产物冷却速度快，这有利于微小颗粒的形成并阻碍 学反应，生成微小的固体颗粒。这些颗粒被等离子 其长大。通过等离子喷涂添加掺杂