离子液体中稀土和过渡金属离子共掺杂二氧化钛纳米材料的合成、结构和光降解性能

本项目在离子液体中利用溶胶-凝胶、共沉淀和溶剂热等方法制备稀土和过渡金属离子共掺杂二氧化钛纳米材料。高粘度的离子液体有助于合成的二氧化钛具有大比表面积，利于吸附有机化合物；过渡金属离子掺杂使二氧化钛带隙变窄，利于吸收可见光、电子-空缺分离；稀土离子掺杂阻止二氧化钛颗粒变大和锐钛矿晶相变化，从而提高二氧化钛纳米材料的光降解活性。为了评估稀土和过渡金属离子共掺杂二氧化钛光降解性能，进行可见光和紫外光条件下降解亚甲基蓝、甲基橙和苯酚，并系统地考察离子液体的种类、掺杂量、比表面积、形貌及电子结构等因素对光降解活性的影响，重点阐明二氧化钛、稀土和过渡金属离子之间的协同光降解效应。同时对稀土和过渡金属离子共掺杂二氧化钛能带结构、态密度及吸收光谱进行量化计算，提出合理的光降解机理，为新型光降解剂研制及其应用提供系统的理论基础和科学依据。

本项目利用绿色溶剂，利用溶胶-凝胶、共沉淀及溶剂热等化学方法制备出多孔的掺杂的TiO2纳米光降解剂。根据合成的实验结果，所制备的光催化剂的比表面积、带宽通过掺杂N, Sn, Nd等元素可以调控。根据光降解剂在可见光和紫外光下降解亚甲基蓝、甲基橙和苯酚数据，总结出降解剂的合成条件、组成、稀土和过渡金属离子掺杂比、电子结构等因素对光降解活性的影响规律，重点阐明稀土离子、过渡金属离子和TiO2之间的协同作用，提出合理的反应机理。根据降解实验的结果，并结合降解剂能带结构、态密度和吸收光谱量化计算结果，关联TiO2稀土和过渡金属离子之间协同降解作用，构筑降解剂电子结构和降解性能的之间的关系，为设计和制备新型TiO2光降解剂提供供系统的理论基础和科学依据。.该项目的研究成果发表SCI、EI收录论文12篇，核心论文1篇。并申报1项“一种Sn/Ce共掺杂TiO2催化剂及其制备方法”（ 公开号：CN103191713A）国家发明专利。..合成了 氮掺杂的TiO2 纳米八面体，纳米颗粒 和纳米球，并且研究了催化活性。.以钛酸正丁酯、硝酸银为原料，采用溶胶－凝胶和水热协同的方法制备了不同载Ａｇ量的Ａｇ－ＴｉＯ２光催化材料。采用ＸＲＤ、红外光谱对其进行结构表征，ＴＧ－ＤＳＣ对其进行热稳定性表征，紫外可见光谱对其进行光吸收表征。为了评估Ａｇ－ＴｉＯ２光催化材料的催化活性，在中性条件下以Ａｇ－ＴｉＯ２作为光催化剂，进行了在紫外光下催化降解甲基橙的实验，考察了不同载Ａｇ量Ａｇ－ＴｉＯ２的光催化性能。实验表明，适量负载Ａｇ后的ＴｉＯ２在紫外光下光催化性能得到提高。当载Ａｇ量为０．１５％时光催化效果最好，过高的载Ａｇ量反而会降低ＴｉＯ２催化降解甲基橙的活性。.：采用熔盐辅助的溶胶–凝胶法成功合成了锆–钕–氧(Zr–Nd–O)系列纳米材料。利用X 射线衍射、X 射线能量散射谱以及扫描电子显微镜对所.得产物的物相、组成以及形貌进行了表征。通过染料水溶液在可见光条件下的光催化降解实验对Zr–Nd–O 系列纳米材料的光催化性能进行了评价。结果表明：所得Zr0.8Nd0.2O2–δ 纳米材料对罗丹明B 和亚甲基蓝水溶液具有很好的可见光催化降解性能，在可见光照射150 min 后的最大降解率分别为93.4%和83.0%。反应机理研究表明