近年來,半導體材料二氧化鈦因其高效、廉價、耐光和耐化學腐蝕而成為研究的熱點。但其也存在著一些缺陷:TiO2屬寬隙半導體, 帶隙能為3.2 eV,只能響應λ≤387 nm 的紫外光。而紫外光僅占太陽光譜的4%~6%左右〔1〕,因此通過改性提高TiO2對太陽光的利用率至關重要。傳統(tǒng)的TiO2光催化劑改性方法主要有:半導體復合、貴金屬沉積、半導體表面光敏化以及離子摻雜等。其中離子摻雜是提高半導體性能的一種有效方法,不僅能夠顯著提高半導體的導電性,有效減少載流子的復合,還能夠使吸收光譜發(fā)生“紅移”,從而改善半導體光催化劑的性能。自從2001 年R. Asahi 等〔2〕發(fā)現(xiàn)氮摻雜能顯著提高TiO2對可見光的響應后,非金屬摻雜TiO2開始引起普遍關注〔3〕。但非金屬摻雜并不能很好地提高TiO2的量子效率。而一些研究發(fā)現(xiàn),適當?shù)南⊥两饘贀诫s可以引入缺陷或改變能帶結構,擴展TiO2的光響應范圍,減少電子和空穴的復合,從而有效地提高TiO2的量子效率和光催化活性〔4〕。已有研究表明,氮和鈰共摻雜催化劑對可見光的吸收明顯增加且觀察到了具有催化降解活性的氮、鈰摻雜協(xié)同效應〔5〕,摻雜引入的Ce 所具有的獨特4f 電子構型〔6〕、Ce3+/Ce4+氧化-還原偶對等對因雜質能級引入導致的半導體能帶的窄化、氧空位的形成及體相氧循環(huán)的促進〔7〕等都可能促進改性催化劑的有機物光降解性能。本研究以硝酸鈰銨為摻雜劑, 四氯化鈦為鈦源,苯甲醇為溶劑,在非水體系中合成了具有高光催化活性的改性TiO2光催化劑(Ce-N-TiO2),并對其進行了XRD、SEM 及UV-Vis 表征。以降解苯酚為探針反應,重點考察了硝酸鈰銨添加量與熱處理溫度對TiO2結構及性能的影響,為進一步研究開發(fā)高活性光降解催化劑提供了有益參考。 |