稀土Ce掺杂对ZnO结构和光催化性能的影响.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)FebruaryActaJP．一Chim．Sin．2011，27(2)，505-512505[Article]www．whxb．pku．edu．crl稀土Ce掺杂对ZnO结构和光催化性能的影响余长林杨凯’余济美彭鹏’操芳芳’李鑫’周晓春’(江西理工大学材料与化学工程学院，江西赣州341000；香港中文大学化学系，香港)摘要：采用共沉淀．焙烧法合成了一系列不同含量的稀土Ce掺杂的ZnO光催化剂．利用傅里叶变换红外(FT_IR)光谱、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vi

2、s)光谱、光致发光(PL)谱等技术对所制备的光催化剂进行了系列表征．以酸性橙lJ脱色降解为模型反应，考察了掺杂不同含量的铈及不同焙烧温度对ZnO的物理结构和光催化脱色性能的影响．结果表明：掺入质量分数(w)为2％的铈可以明显改善氧化锌表面状态，有利于产生更多的表面羟基：同时可以抑制光生电子与光生空穴(e一／h)的复合，显著提高光催化脱色活性和光催化稳定性：焙烧温度对光催化剂的晶体结构、表面性能和光催化活性产生较大影响，500。C的焙烧处理使样品的结晶度较高，同时催化剂颗粒粒径较细，表面具有丰富的羟基．但过高的焙烧温度(600—800。C)将导致

3、催化剂的物理结构发生恶化。降低光催化性能．关键词：铈掺杂：氧化锌；焙烧：光催化：羟基：酸性橙中图分类号：0643；TB321EfectsofRareEarthCeDopingontheStructureandPhotocataIyticPerformanceofZn0YUChang—Lin’lYANGKai’YUJimmyCPENGPeng’CAOFang—Fang’LlXjn’ZHOUXiao—Chun’(SchoolofMaterialsandChemicalEngineering,JiangxiUniversityofScienceand

4、Technology,Ganzhou341000,JiangxiProvince,PR．China,"2DepartmentofChemistry,TheChineseUniversityofHongKong,HongKong,PR．China)Abstract：AseriesofZnOphOtOcataIystsdopedwithdifferentamountsofceriumwerepreparedbyco—precipitationandthencalcinedatdiferenttemperatures．ThepreparedpureZ

5、nOandCe．dopedZnOsampleswerecharacterizedbyX-raydifraction(XRD)，FouriertransformInfrared(FT-lR)spectroscopy，scanningelectronmicroscopy(SEM)，UV-visible(UV-Vis)spectroscopy，andphotoluminescence(PL)spectroscopy．Thephotocatalyticactivityofthesampleswasevaluatedbythephotodegradati

6、onofacidorangellunderUVlight=365nm)irradiation．FT-lRresultsshowedthatZnOdopedwith2％(w，massfraction)ceriumhadfarmoreOHgroupsoverthesurfaceofthedopedsamplethanthepureZnO．Atthesametime，PLtestsindicatedthatthepresenceof2％(ceriumefectivelysuppressedtherecombinationofthephotogener

7、atedhole-electronpairs．Ontheotherhand，thecalcinationtemperaturesInfluencedthecrystallinityandcrystalsizeofthecatalysts．XRDtestsindicatedthatthesamplecalcinedat500。Chadgoodcrystallinityandasmallcrystalsizewhileelevatedtemperaturetreatmenlf600—800。C)wouldresultinsinteringandin

8、creasethecrystalsize．Attheoptimalcalcinationtemperatureof500。Candat2％fw)cer