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以半导体材料为光催化剂,利用太阳能消除有机污染物,是近年来较重要的研究课题,它对于保护环境、维持生态平衡、实现可持续发展具有重大意义。本文首先对半导体光催化技术的研究历史、发展概况、在环境保护领域的应用作了较全面的总结和评述,并在此基础上发现:具有钙钛矿结构的稀土复合氧化物纳米材料因具有特殊的结构而具有较好的光催化特性。因此,本论文是以纳米钙钛矿型稀土复合氧化物的制备、表征及光催化性能测试为主线进行研究的。
首先采用共沉淀法、微乳液法和溶胶-凝胶法等不同制备方法合成了钙钛矿型稀土复合氧化物,考察不同制备方法对REBO3光催化活性的影响;并通过XRD、TEM等分析手段对粉体的粒径、物相、形貌进行了表征;在多功能光催化反应仪中,以多种水溶性染料包括活性翠蓝KGL、活性艳蓝KGR、活性艳红X-3B、活性橙K3N的光催化降解为模型反应,通过粉体对水溶性染料的降解情况对材料的光催化活性进行了测试,比较三种方法在粉体制备和催化方面的优劣,以期找出实验的最佳合成条件;通过柠檬酸溶胶-凝胶法制备出了铁酸盐系和钴酸盐系稀土复合氧化物REFeO3、RECoO3,并对其光催化活性进行了比较。结果发现,钴酸盐系稀土复合氧化物较铁酸盐系具有更高的光催化活性,并从理论上进行了分析;最后,通过对A位和B位的掺杂考察了掺杂对钙钛矿型稀土复合氧化物光催化活性的影响,并对其影响机理作了初步探讨。实验结果对今后研究工作的发展和光催化技术的实际应用具有一定的指导意义。