论文总字数：24044字

摘 要

本文采用溶胶凝胶法合成镧系钙钛矿，以La作为A位元素，B位则选取Fe、Mn、Co元素，将柠檬酸作为络合剂，通过改变烧结温度，采用X射线衍射分析(XRD),判断制备出的样品纯度，找到制备LaFeO₃的适宜温度，并且将制备好的LaFeO₃与LaMnO₃、LaCoO₃可见光下的催化能力对比，从能隙以及晶体结构方面分析其催化能力的差异。然后用Bi离子对A位进行10%的掺杂，研究了其光催化能力的变化。

以汞灯作为可见光源，通过测定相同时间内不同镧系光催化剂的氧化降解效率，并利用xrd衍射分析样品组成，得到以下结论：

光催化剂活性受到制备过程中的烧结温度与时间、柠檬酸加入量、Ph值等因素的影响。

微量的Bi掺杂可以可以提高LaFeO₃的光催化能力，其原因为掺杂使得钙钛矿结构发生畸变，导致正电荷不平衡，从而提高催化活性，但是掺杂过量反而使光催化能力，因此存在最佳掺杂比。

关键词: 可见光 光催化 镧系钙钛矿 A位掺杂

Preparation and Photocatalytic Performance of Lanthanide Perovskites

Abstract

In this paper, lanthanide perovskite was synthesized by sol-gel method, La was used as A-site element, B was selected Fe, Mn, and Co, and citric acid was used as a complexing agent. X-ray diffraction analysis was used by changing the sintering temperature. XRD), to determine the purity of the prepared sample, to find the appropriate temperature for the preparation of LaFeO3, and to compare the prepared LaFeO3 and LaMnO3, LaCoO3 visible light catalytic ability, from the energy gap and crystal structure analysis of the difference in its catalytic ability. Then, the A site was doped with 10% of Bi ion to study the change of its photocatalytic ability.

Using a mercury lamp as a visible light source, the oxidative degradation efficiency of different ruthenium-based photocatalysts was measured at the same time, and the composition of the sample was analyzed using xRD diffraction. The following conclusions were obtained:

Photocatalytic activity is affected by factors such as sintering temperature and time, citric acid addition amount, and Ph value in the preparation process.

A slight amount of Bi doping can improve the photocatalytic activity of LaFeO3. The reason is that the doping makes the perovskite structure distorted, leading to a positive charge imbalance, thereby increasing the catalytic activity. However, the excessive doping causes photocatalytic activity. The optimum doping ratio.

Key words: Visible light，photocatalysis，Perovskite，perovskite A-doping

目 录

摘 要 II

Abstract III

目录 IV

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2半导体光催化机理 1

1.3光催化技术的应用研究 3

1.3.1光催化水分解 3

1.3.2光催化在环境清理应用 5

1.4钙钛矿型复合氧化物结构特点 6

1.5钙钛矿的国内外研究近况 7

1.5.1钙钛矿用于催化氧化 7

1.5.2钙钛矿对汽车尾气的净化 7

1.5.3钙钛矿对有机污染物的降解 7

1.5选题背景与主要实验内容 8

1.5.1 选题的背景和目的 8

1.5.2 主要实验内容 8

第二章 实验部分 9

2.1镧系钙钛矿的制备 9

2.1.1 固相反应法 9

2.1.2 溶胶凝胶法 9

2.1.3 水热法 9

2.1.4 具体制备方案 9

2.2光催化性能测试 10

2.2.1脱色率测定 10

2.2.2性能测定方案 10

2.3 主要原料及仪器设备 11

2.4测试方法 12

第三章 镧系钙钛矿的制备及其光催化性能 13

3.1镧系钙钛矿样品xrd图分析 13

3.1.1 LaFeO₃样品的表征 13

3.1.2其他镧系钙钛矿的表征 14

3.2镧系钙钛矿光催化性能 14

3.2.1 LaFeO₃的光催化性能 14

3.2.2 LaFeO₃与其它镧系钙钛矿光催化性能比较 15

第四章 La_0.9Bi_0.1FeO₃的制备及光催化性能 17

4.1.前言 17

4.2 La_0.9Bi_0.1FeO₃的制备 17

4.3 La_0.9Bi_0.1FeO₃样品的表征 17

4.4 La_0.9Bi_0.1FeO₃的光催化性能 18

第五章 结 论 20

5.1本文结论 20

5.2问题与展望 20

参考文献 22

致谢 27

第一章 文献综述

1.1引言

伴随我国的工业化水平的不断提高，人们生活质量也得到改善，因此对于水体质量的要求就日益提高。但是由于水土流失和工业污染等问题导致地表水中污染成分逐渐复杂，饮用水处理难度日益提高。并且因水体中日益增加的有机物质，如除草剂、杀虫剂、消毒剂等，导致水体污染程度日益严重，水体富养化，藻类大量繁殖，使得人们的日常饮用水都面临极大的挑战。因此，探求有效处理高含量、高色度、难生化降解污染物的技术成为国内外开发的重点之一^[1]。近年来，在半导体上的光催化反应已被用于去除这些有机污染物，这可以利用廉价和不竭的太阳能。将光催化技术应用于水污染的治理，降解水中的有机污染物，其产物为水、二氧化碳、矿物质等无污染的物质，可以很好的净化水资源。并且太阳能是一对环境无污染并且不需任何经济成本的能源，可在大自然中大量获取。催化剂也可以反复循环利用，在减少经济支出的同使达到改善环境的作用。

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