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摘要近年来，全球越来越关注由于化学工业及能源发展过程引起的自然环境问题。光催化技术在降解有机污染物及光解水制氢领域得到越来越多的应用。氧化铈(CeO2)是一种用途非常广泛的稀土氧化物，其禁带宽度约为2.7 eV 左右。本论文以Ce(NO3)3 ▪6H2O 为铈源通过水热法成功制备出纯相 CeO2，通过掺入不同浓度的 Cu 来提高光催化性能，并确定最佳掺杂浓度。使用 XRD、TEM 及 UV-vis 等手段对样品进行表征，观察掺杂对其结构、微观形貌、光学特征等的影响。最后通过降解罗丹明B验证样品的光催化活性。 26717
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毕业论文关键词 CeO2 水热法 可见光催化 Cu-掺杂
Title Synthesis and Characterization of CeO2 as Visible Light Responsive Photocatalyst
Abstract
In recent years, the environmental problems are becoming increasingly concerned caused by
the development of chemical industry and energy. Photocatalytic technology has been got more
and more applications in the degradation of organic wastewater and the water splitting.
CeO2,with a band gap of approximately 2.7 eV, is a very prospective material among rare-earth
oxides. In this paper, it is successful to prepare pure phase CeO2 by hydrothermal method and
Ce(NO3)3▪6H2O was used as the cerium source. After that, we prepared Cu-doped CeO2 with
different doping concentrations to improve the photocatalytic activities and determine the
optimal doping. And then, the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD),
transmission electron microscope (TEM), and ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-vis).
The photocatalytic activities were evaluated by the degradation of rhodamine B(RhB) under
visible light irradiation.
Keywords CeO2 hydrothermal method photocatalytic Cu-doped
目录
1 绪论 1
1.1 引言 . 1
1.2 半导体光催化基本原理 1
1.3 CeO2的研究与应用进展 2
1.4 CeO2合成及表征方法 .. 4
1.4.1 CeO2常用合成方法 .. 4
1.4.2 CeO2材料主要表征手段 . 5
1.5 本课题主要研究内容 .. 6
2 实验部分 .. 8
2.1 实验试剂和仪器 8
2.2 样品制备 8
2.2.1 纯相 CeO2的制备 8
2.2.2 Cu掺杂CeO2粉体制备.. 9
2.3 样品表征 .. 10
3 结果分析 . 12
3.1 XRD表征及结果分析 . 12
3.2 TEM结果分析 . 13
3.3 UV-vis结果分析 .. 14
3.4 催化动力学分析 .. 20
结论 . 22
参考文献 24
1 绪论
1.1 引言
化石能源经过150 多年的开采使得全球面临两大问题：越来越严重的环境污
染和即将枯竭的化石能源。为了文持我们的生活质量及可持续发展，减少过度使
用地球不可再生能源特别是化石能源显得尤其重要。环境友好型的可再生资源可
做到少排放甚至零排放温室气体、可再生、便于存储及经济等特点。可持续清洁
能源中最理想的就是阳光和海水，他们可以潜在的解决能源危机。其中将太阳能
转化为化学能或电能成为了当下的热门问题之一[1]。氧化物半导体材料可以用来实现上述能源转化，比如可以通过催化形成化学键来实现将阳光转化为化学能
源，最好的例子就是光催化水分解，生成氢气和氧气[2-7]。或者是光催化 CO2生成有机化合物[8]。1976 年，J. H. Carey等发现 TiO2在紫外光激发下可使多氯联脱本氯降解为