文档介绍：钛酸锶催化剂的制备及改性研究

重庆大学硕士学位论文
(专业学位)

学生姓名:王媛
指导教师:刘成伦教授
学位类别:工程硕士(化学工程领域)

重庆大学化学化工学院
二 O 一二年十一月
Study on the preparation and modification of
Nanometer Strontium Titanate

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for
Professional Degree
By
Wang Yuan

Supervised by Prof. Liu Chenglun
Specialty: ME (Chemical Engineering Field)

College of Chemistry and Chemical Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China
November, 2012
重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

使用光催化剂利用太阳能降解污染物,具有无二次污染、高效、节能等优点。
SrTiO3 有适宜的禁带宽度和良好的稳定性,是一种极具开发潜力和应用前景的光
催化材料。但是,目前 SrTiO3 催化剂面临制备工艺步骤复杂、污染大、成本高、
对可见光的利用率低以及回收困难等问题。因此,在环保无污染、低成本的条件
下制备 SrTiO3 催化剂,并对其进行改性以提高光催化活性同时解决回收困难等问
题都具有重要意义。
本文对 SrTiO3 催化剂的制备方法进行改进,采用溶胶-凝胶法,以酒石酸水溶
液作为溶剂、分散剂和稳定剂,考察了酒石酸、蒸馏水的用量对 SrTiO3 催化剂结
晶度以及催化活性的影响。结果表明,当 Sr2+ 与酒石酸摩尔比为 1:4,蒸馏水用量
为 20mL 时制备的 SrTiO3 结晶度为 89%,对亚***蓝的降解率可达到 40%。改进
的钛酸锶制备方法选用的原料安全易得,工艺步骤简单,所用设备少,并且无毒,
无刺激性气味,实验过程对环境友好。
针对 SrTiO3 的结构特点及性质,选择稀土金属元素 Ce 为掺杂元素,用改进的
溶胶-凝胶法制备 Ce 掺杂改性的 SrTiO3 催化剂,采用 XRD、IR、BET、SEM、XPS
和 UV-vis 等手段检测了改性 SrTiO3 的结构及表面性能,并通过催化降解亚***蓝
4+ 2+
考察了该 SrTiO3 的光催化性能。研究表明,Ce 替代 SrTiO3 的 Sr ,使催化剂表
面的 Ti4+含量减少,粒径减小,比表面积增大,光生电子和空穴的利用率提高。
4+
XPS 分析表明,Ce 改性 SrTiO3 催化剂表面吸附氧和吸附 H2O 含量增加,导致光
4+
催化活性中心增多。Ce 的 4f 能级使 SrTiO3 形成新的能带,并且循环捕获光电子
3+
还原为 Ce ,延长光生电子和空穴的寿命,提高 SrTiO3 的催化活性。研究结果表
4+
明,掺杂 3mol% Ce 的 SrTiO3 对亚***蓝的降解率可达 %。
同样采用溶胶- 凝胶法以 SrFe12O19 粒子为磁性基体,制备了磁性
SrTiO3/SrFe12O19 磁性光催化剂,通过一系列表征手段对其表面形貌、光催化性能
以及回收效果进行了考察。结果表明,SrFe12O19 的负载使 SrTiO3 比表面积增大,
光响应区域拓宽,光吸收带进入可见光区。负载量为 25%的 SrTiO3/SrFe12O19 磁性
光催化剂 5h 内对亚***兰的降解率达 %,同时,SrTiO3/SrFe12O19 磁性光催化
剂也具有良好的磁性能,容易被分离回收,回收重复使用 5 次后对亚***蓝的降
解率仍高于 80%。

关键词:钛酸锶,铈,锶铁氧体,溶胶-凝胶法
I
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

To prepare suitable photocatalyst is help to solve increasingly environment
pollution problems. The catalyst can not only promote efficiently to anic
pu