掺Fe3+附银二氧化钛光催化剂的制备及其光催化活性研究
掺U 5
0f
附银二氧化钛光催化剂的制备及其光催化活性研究!
王树峰!朱启安!陈万平!孙旭峰!张"琪
!湘潭大学化学学院"湖南湘潭"!!!$,
#摘"要!"采用酸催化溶胶
3凝胶法和光化学沉积法相结合制备出了掺U 50f
附29纳米(A /%复合粒子!
用(T D "a W G "a E ’"Q 43J A 6等技术进行了表征#结果表明$纳米粒子粒径约为!$!!,>?%U 5
0f 的掺杂能促进(A /%由锐钛矿相向金红石相的转变%改性后的(A /%
对光的吸收发生红移!吸收强度明显增大%a E ’分析表
明附载在(A /%表面的银以29$
形式存在#以紫外光为光源!甲基橙为目标降解物!评价了催化剂的光催化活性!实验表明!掺U 50f 附29的(A /%比纯(A /%及仅
掺U 50f
或仅附29的(A /%能显示出更高的光催化活性%且掺U 50f $*"e "
附银!e &摩尔分数’的催化剂的光催化活性最高#
关键词!"U 50f
掺杂"29附载"纳米(A /%"
光催化"甲基橙
中图分类号!"/
1"0文献标识码!2
文章编号!!$$!3+#0!#%$$#$$%3$!#+3$"
!"引"言
近年来"半导体光催化研究一直是众多科学家探讨的热点$(A /%作为一种重要的半导体材料"由于其具有无毒%化学性质稳定%催化活性高以及抗氧化能力
强等优点而备受青睐&!’$但是(A /%用作光催化剂有
两大缺陷(!!#它是一种宽带隙半导体!(9g 0*%54#材料"只能用紫外光激发"而太阳光中紫外线的含量不到,e "故太阳能利用率很低)!%#光生电子3
空穴对容易复合"这在很大程度上降低了其光催化效率&%’
$为弥补这两大缺陷"人们使用多种方法对(A /%进行改性"其中包括贵金属修饰%半导体复合%染料敏化%过渡金属离子掺杂等"通过这些改性"使(A /%的光催化活性
得到了很大程度的提高&0’$
苏碧桃等人认为&!’"U 50f
的掺杂可以改进(A /%的
禁带宽度"使反应的响应光谱向可见光扩展"并使催化
剂对光的吸收强度增加)也有研究者认为&%"0’
"过渡金属U 50f 的掺杂可以有效地抑制电子3
空穴的复合"这两种因素的影响都将导致催化剂光催化活性的提高$’8=::等人认为贵金属29附载在(A /%表面既可抑制光生电子3空穴对的复合又可以扩展(A /%光催化剂的
可见光响应范围&"!1’)而C F L >9等人则认为29的附载只能提高(A /%在可见光下的催化活性"对于(A /%
在紫外光下的光催化效果提高不是很明显&#’
$本研究
将两种改性方法融合在一起"先利用酸催化溶胶3
凝胶法合成了掺U 50f 纳米(A /%复合粒子"然后再利用光化学沉积法在其表面附载29"合成了掺U 50f 附29纳
米(A /%光催化剂)并用a W G %(T D %a E ’%Q 43J A 6等技术对其进行了表征)以紫外光为光源"甲基橙为探针"评价其光催化性能$
%"实"验
%*!"样品的制备
第一步(将,$?7蒸馏水%!$$?7无水乙醇%!?7!?:7*B U 5!P /0#0溶液混合均匀"
用,?:7*B 的CP /0溶液和P 8/C 溶液调节体系的H C 值为0!溶液2#)另将,$?7醋酸%0$$?7无水乙醇和!$$?B (A !/.L #"混合形成溶液.
$在剧烈搅拌下"将溶液2慢慢滴至.中形成溶胶"陈化%"=变为凝胶"再在!$$j
干燥K =",$$j 煅烧%="得到掺U 50f 纳米(A /%粉体$
第二步(将09掺U 50f
纳米(A /%粉体超声分散于
!$$?7蒸馏水中"加入!?7$*%?:7*B 的29P /0溶液"
磁力搅拌吸附!="用!,\的低压汞灯照射+$?A >"
然后进行抽滤%洗涤%干燥"即可得到掺U 50f 附29纳米(A /%粉体$
第三步(先用第一步相同的步骤制备出纯(A /%
&不加U 5!P /0#0溶液’"然后再用第二步相同方法制备出附29的(A /%"
用于后面的对比实验$%*%"样品的表征
采用日本日立生产的C V (2&C V C 3K $$型透射电镜对粉体的形貌及尺寸进行表征)采用日本理学生产的G *?8[30&型a 射线衍射仪对样品进行晶体结构分析"&L R %作为激发光源"扫描范围为%$!1$X )用(=5@?:生产的4N 3D L 7T A >5@公司生产的B 8?O -8%,型紫外3可见分光光度计上进行$
%*0"光催化降解甲基橙实验
称取$*09光催化剂加入到%$$?7%$?9*B 的甲基橙溶液中"超声分散!,?A >"然后将溶液置于",$\
+
#!王树峰等(掺U 5
0f
附银二氧化钛光催化剂的制备及其光催化活性研究!
基金项目!国家自然科学基金资助项目!,$"#%$K $#)湖南省自然科学基金资助项目!$,S S %$$!0
#收到初稿日期!%$$13$K 3$#收到修改稿日期!%$$13!!3%$
通讯作者!朱启安作者简介!王树峰"!!+K $)#
"男"河北沧州人"在读硕士"师从朱启安副教授"主要从事纳米材料的制备和应用研究$万方数据