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以半导体材料为催化剂的光催化法是近年来兴起的一种水处理技术，与传统方法相比，具有高效、稳定、无二次污染以及对各类有机污染物尤其是难生物降解的有毒污染物进行彻底氧化的突出特点。在众多光催化剂中，TiO<,2>以其氧化能力强、催化活性高，无毒、价廉、稳定性好而最为常用。传统光催化悬浮体系存在反应后纳米TiO<,2>粉末难以回收等问题，而负载型光催化剂解决了上述问题。然而目前负载型TiO<,2>的光催化活性并不理想。此外，大部分报导固定后TiO<,2>活性降低了。基于上述原因，本文在制备负载TiO<,2>光催化剂的同时，侧重于对其进行掺杂改性提高其光催化活性。
本文采用溶胶-凝胶法分别将Ce和Mn掺杂TiO<,2>负载在硅藻土、硅胶上制备了Ce-TiO<,2>/KL (硅藻土)、Mn-TiO<,2>/SiO<,2>复合光催化剂，通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDX)、紫外．可见光漫反射光谱(DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、荧光光谱(FS)等分析手段对催化剂进行了表征，探讨了光催化机理。以高压汞灯为光源，考察了Ce-TiO<,2>/KL和Mn-TiO<,2>/SiO<,2>分别对甲醛和甲基橙的光催化降解活性以及Mn-TiO<,2>/SiO<,2>光催化降解甲基橙的影响因素。
对Ce-TiO<,2>/KL和Mn-TiO<,2>/SiO<,2>的XRD以及SEM测试表明硅藻土、硅胶表面成功包覆上改性TiO<,2>，高温煅烧后TiO<,2>保持锐钛矿晶型。EDX分析表明复合光催化剂TiO<,2>平均含量为4.0wt％，与分光光度法测定的TiO<,2>负载量基本一致。Ce-TiO<,2>/KL的DRS测试表明在大于380nm范围内，随着Ce掺杂浓度的提高，Ce-TiO<,2>/KL对可见光的吸收明显增强，有利于充分利用太阳光。FS分析证明：Ce-TiO<,2>/KL和Mn-TiO<,2>/SiO<,2>的光催化活性与其光致发光强度有一定的对应关系。对Mn-TiO<,2>/SiO<,2>的XPS分析表明，Mn与TiO<,2>和SiO<,2>以成键的形式掺杂其中，Mn同时存在+2和+3价态；Mn-TiO<,2>是通过化学作用负载于硅胶之上，使得负载牢固不易脱落。
Ce-TiO<,2>/KL对甲醛的光催化降解表明Ce-TiO<,2>/KL最佳制备条件为：铈掺杂浓度为0.1％、负载次数为2次、煅烧温度500℃。Mn-TiO<,2>/SiO<,2>对甲基橙的光催化降解实验表明：锰掺杂浓度为0.5％、煅烧温度为600℃、负载2次制备出的光催化剂活性最高；甲基橙初始浓度为15mg几，光催化剂用量为1.14g/L，溶液pH为6.0时，紫外光照30min后，甲基橙光催化脱色率可达97.8％；甲基橙降解过程中的紫外。可见吸收光谱表明其紫外-可见吸收峰有蓝移趋势，但并没有新的吸收峰出现。