La、Y掺杂金红石相TiO2光催化活性研究.pdf

马丽阳等：La、Y掺杂金红石相TiO：光催化活性研究 La、Y掺杂金红石相Ti02光催化活性研究。 马丽阳1’2，董发勤1’2，宋绵新1，边亮3，李建祥4，张 伟5 (1．西南科技大学材料科学与工程学院，四川I绵阳621010； 2．西南科技大学固体废物处理与资源化省部共建教育部重点实验室，四川绵阳621010； 3．中国工程物理研究院化工材料研究所，四川I绵阳621010； 摘 要： 以钛酸丁酯为钛源，La20。和Y：0。作为掺展到可见光区，同时也可以抑制光生电子一空穴对复· 杂物，掺杂比例为0、0．50％、1．oo％、1．50％和2．Oo％合。为进一步提高金红石相TiO：的光催化活性，本实 (质量分数)。采用一步合成法制备金红石相Tioz粉验采用稀土氧化物为前躯体改性金红石相TiO：，并探 体、La／Y掺杂金红石相Ti()2粉体。利用XRD、Uv_讨其光催化活性，检测方法包括DRS、表面电性(Zeta Vis、Zeta电位和粒度等手段表征了光催化剂的晶体结电位)和反应动力学。 构、光吸收能力等方面的物理化学性质。以甲基红为 2 实验方法 降解模型，其反应动力学结果表明，1．00％(质量分数) La掺杂金红石相Ti0：吸附效果最好，其与实验结论2．1光催化剂的制备 相吻合。 首先，在强磁力搅拌条件下，将钛酸丁酯缓慢滴入 关键词： 金红石相TiOz；稀土：光催化 无水乙醇中，配制成1：1的溶液。进而缓慢加入氨 中图分类号：031；TB34 文献标识码：A 水，直至乳液均匀沉淀。其次，将沉淀物进行多次离 文章编号：1001-973112010)05—0755-04心、洗涤，并溶于一定比例的HNO。溶液中。分别加 1 引 言 TiO：具有光催化活性高、稳定性好、无毒、价廉等 经冷却、洗涤，干燥得到稀土掺杂金红石相TiO：粉末。 优点，因此，其已成为最有价值的绿色环保型半导体光 2．2光催化剂的表征 催化剂n“]。但Ti0：自身对太阳能的利用率较低，且 光生电子一空穴对易于复合，光催化活性较差。Ti0。 eal公司，西南科技大学分析测试中心)表征光催化剂 是一种同质多形变体。TiO：常态相变体有3种：金红的晶相结构、结晶度等相关参数。利用紫外一可见漫反 石型(ruffle)、锐钛矿型(anatase)和板钛矿型(brook- ite)Tio：。不同晶相Tioz的光催化活性具有很大差析测试中心)表征光催化剂表面的吸收波长及能隙。 别，实验测得金红石相Ti0：的能隙小于锐钛矿相 科技大学分析测试中心)对光催化剂的吸附性、光催化 TiO：，在相同粒度和结晶度条件下，金红石相Ti0：光 反应速率等进行表征。 催化活性应高于锐钛矿相TiO。[6]。L．A．Errieo等【7] 研究了金红石的能带间隙和结构后得出了与之相似的 2．3光催化实验 结论。传统的方法认为锐钛矿相Ti0：的光催化活性 以太阳光(5，6月中午12～14点)为光源，利用一 定比例的上述光催化剂催化0．25mol／L的甲基红溶 优于金红石相TiO：Is-13]，这是因为传统的方法合成金 红石相Ti0。时，升温导致粉体团聚，粒度增大，形成的 金红石相TiO。粒度和结晶度远大于传统的方法合成 公司，西南科技大学分析测试中心)表征不同时间段甲 的锐钛矿相Ti0：，因此部分学者认为金红石相Ti0：基红溶液的吸光度，通过分析并拟合其吸光度，得到零 的光催化活性较差。本实验采用一步法合成金红石相 级动力学参数和一级动力学参数。 TiO：，即在低温条件下合成小粒度的金红石相 3结果与讨论 Ti02[14～1引。 稀土离子由于其特殊的电子层结构，其掺杂可以 Ti0。的光催化活性受到内因和外因的共同影响， 使TiO：的带隙宽度变窄[