掺Fe3+附银二氧化钛光催化剂的制备及其光催化活性研究.pdf

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1、3+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等:掺Fe179。掺Fe3+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9朱启安9陈万平9孙旭峰9张琪<湘潭大学化学学院湖南湘潭411105>[7I摘要!采用酸催化溶胶-凝胶法和光化学沉积法相在紫外光下的光催化效果提高不是很明显0本研究结合制备出了掺Fe3+附Ag纳米TiO复合粒子9用将两种改性方法融合在一起先利用酸催化溶胶-凝胶2法合成了掺Fe3+纳米TiO复合粒子然后再利用光TEMXRDXPSUV-vis等技术进行了表征O结果表2明I纳米粒子粒

2、径约为1015nm;Fe3+的掺杂能促进化学沉积法在其表面附载Ag合成了掺Fe3+附Ag纳TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变;改性后的TiO2米TiO2光催化剂;并用XRD~TEM~XPS~UV-vis等对光的吸收发生红移9吸收强度明显增大;XPS分析表技术对其进行了表征;以紫外光为光源甲基橙为探明附载在TiO表面的银以Ag0形式存在O以紫外光针评价其光催化性能02为光源9甲基橙为目标降解物9评价了催化剂的光催化3+2实验活性9实验表明9掺Fe附Ag的TiO比纯TiO及仅22掺Fe3+或仅附Ag的TiO能显示出更

3、高的光催化活22.1样品的制备性;且掺Fe3+第一步:将50ml蒸馏水~100ml无水乙醇~1ml0.4%附银1%(摩尔分数)的催化剂的光催化活性最高O1mOl/LFe3溶液混合均匀用5mOl/L的关键词!Fe3+掺杂"Ag附载"纳米TiO"光催化"甲2HNO3溶液和NaOH溶液调节体系的pH值为3<溶基橙液A>;另将50ml醋酸~300ml无水乙醇和100mLTi中图分类号!O643文献标识码!A4混合形成溶液B0在剧烈搅拌下将溶液A慢文章编号!1001-9731#2007$02-0179

4、-04慢滴至B中形成溶胶陈化24h变为凝胶再在100C干燥8h500C煅烧2h得到掺Fe3+纳米TiO粉体021引言第二步:将3g掺Fe3+纳米TiO粉体超声分散于2近年来半导体光催化研究一直是众多科学家探100ml蒸馏水中加入1ml0.2mOl/L的AgNO3溶液讨的热点0TiO作为一种重要的半导体材料由于其磁力搅拌吸附1h用15W的低压汞灯照射90min然2具有无毒~化学性质稳定~催化活性高以及抗氧化能力后进行抽滤~洗涤~干燥即可得到掺Fe3+附Ag纳米[1I强等优点而备受青睐0但是TiO2用作光催化剂有Ti

5、O2粉体0两大缺陷:<1>它是一种宽带隙半导体材第三步:先用第一步相同的步骤制备出纯TiOg=3.2eV2料只能用紫外光激发而太阳光中紫外线的含量不到[不加Fe溶液I然后再用第二步相同方法制335%故太阳能利用率很低;<2>光生电子-空穴对容易备出附Ag的TiO2用于后面的对比实验0[2I复合这在很大程度上降低了其光催化效率0为弥2.2样品的表征补这两大缺陷人们使用多种方法对TiO进行改性采用日本日立生产的HITACHIH-800型透射电2其中包括贵金属修饰~半导体复合~染料敏化~过渡金镜对粉体的形

6、貌及尺寸进行表征;采用日本理学生产属离子掺杂等通过这些改性使TiO的光催化活性的D/maX-3C型X射线衍射仪对样品进行晶体结构分2[3I析CuK作为激发光源扫描范围为2060;用得到了很大程度的提高0苏碧桃等人认为[1IFe3+的掺杂可以改进TiO的2ThermO生产的VG-MultilaB2000型X射线光电子能禁带宽度使反应的响应光谱向可见光扩展并使催化谱仪分析材料的表面组分及其化学态MgKX[23I射线<1253.6eV200W>作为激发源用污染碳C1s

7、渡金a属Fe3+的掺杂可以有效地抑制电子-空穴的复合这两=284.6eV>作能量校正;样品的紫外-可见光谱测试在种因素的影响都将导致催化剂光催化活性的提高0美国PerkinEiner公司生产的LamBda25型紫外-可见SahOO等人认为贵金属Ag附载在TiO2表面既可抑制分光光度计上进行0光生电子-空穴对的复合又可以扩展TiO2光催化剂的2.3光催化降解甲基橙实验[46I可见光响应范围;而Hyung等人则认为Ag的附称取0.3g光催化剂加入到200ml20mg/L的甲载只能提高TiO在可见光下的催化活性对于Ti

8、O基橙溶液中超声分散15min然后将溶液置于450W22。基金项目!国家自然科学基金资助项目<50472080>;湖南省自然科学基金资助项目<05JJ20013>收到初稿日期!2006-08-07收到修改稿日期!2006-11-20通讯作者!朱启安作者简介!王树峰<1980->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01802007年第2期(3