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近几年来,随着我国经济的快速发展,环境污染问题和能源短缺逐渐成为我国经济进一步发展的制约因素。对于目前的环境污染问题来说,传统的治理方法虽然可以解决一部分的环境污染问题,但是由于其治理成本较高、效率低下、二次污染、工艺复杂、周期长等弊端已经不能满足环境治理的要求。半导体光催化剂以其成本低、易操作、效率高、周期短等优势成为当下解决环境问题的热点之一。在半导体光催化剂领域里,具有典型钙钛矿结构的LaMnO3半导体光催化剂,以起较窄的禁带、稳定的结构、响应波长范围宽等优点,逐渐成为当下半导体光催化领域研究的热点之一。LaMnO3所具有的结构特点使其可以通过掺杂等改性方法合成种类繁多的钙钛矿型复合氧化物。在容许因子t(1.10>t>0.77)范围内,A位和B位均可掺杂一种以上不同种类金属元素而保持其晶体结构不变。 本研究主要内容包括:⑴以La(NO3)36H2O、Mn(NO3)2为原料,采用溶胶-凝胶法制备不同溶胶 pH(pH=1,4,6,9,原始溶液为1)的 LaMnO3光催化材料。研究溶胶pH对LaMnO3晶体结构的影响。结果表明,各个pH条件下,都能合成晶相完整的钙钛矿型LaMnO3晶体,因此在以后制备过程中不对溶胶pH进行调整;用所制样品对不同pH的MO溶液进行光催化降解。研究了MO溶液pH对所制备材料的光催化活性的影响。结果表明,随着降解溶液pH的下降,LaMnO3样品对MO的降解逐渐增强;以硝酸镧、硝酸锰为原料,采用溶胶-凝胶法在不同煅烧温度(T=600℃,700℃,800℃,900℃)下制备LaMnO3样品。研究煅烧温度对LaMnO3光催化活性的影响。结果表明,600℃煅烧的样品结晶化程度不高,没有形成完整的晶型。700℃煅烧的样品具有最大的比表面积、可提供更多的活性位点,有利于有机污染物的吸附,表现出最高的光催化活性。⑵以La(NO3)36H2O、Ni(NO3)2?6H2O、Mn(NO3)2为原料,采用溶胶-凝胶法制备Ni元素B位掺杂LaMnO3。探究了B位Ni元素的掺杂对所制备样品光催化性能的影响。实验结果表明,掺杂浓度为10%的 LaNi0.1Mn0.9O3光催化活性最高。根据XPS的O1s图谱可知,随着掺杂浓度的增大,吸附氧逐渐增大,参与反应的活性位点增多,而且当Ni掺杂浓度较小时,俘获光生载流子的陷阱数量较少,量子效率高,可以提高样品的光催化活性。掺杂浓度过大后,其所形成的杂质能级变成光生空穴-电子对的复合中心,导致其寿命减小,不利于量子效率的提高。同时,当掺杂浓度过大后,晶体中光生空穴和电子俘获中心的间距变小,又增大光生空穴-电子对复合率,降低样品的光催化活性。⑶以La(NO3)3?6H2O、Sr(NO3)2、Mn(NO3)2为原料,利用溶胶-凝胶法制备Sr元素A位掺杂LaMnO3。研究了A位Sr元素掺杂对样品光催化活性的影响。结果表明,掺杂浓度为8%的La0.92Sr0.08MnO3光催化活性最高,降解效率达到了87.6%,比纯相LaMnO3提高20.2%。根据电中性原理,Sr2+的掺杂使Mn3+变为Mn4+,而且在体系中引入氧空位等晶体缺陷,从而增加晶格氧的活动度和迁移性,氧空位浓度增加,降低光生电子空穴对的复合速率。但是,金属离子的掺杂浓度存在一个最佳值,当超过这个最佳值以后,由掺杂所引起的杂质能级变为光生空穴-电子对的复合中心,致使光生空穴-电子对的寿命变短,降低材料的量子效率,从而降低材料的光催化活性。