高效光催化剂的制备及应用

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近几年的研究发现，贵金属掺杂在半导体中能使催化剂的性能得到提高。Chao等[1]研究发现了贵金属银掺杂后会提高光催化剂的活性，会使TiO 2发生由金红石相到锐钛矿相的转变，细化晶粒尺寸，光催化剂的比表面积由于改性会明显变大。林乐瑜等[2]制备了Ag、La共掺杂改性的光催化剂，以工业上较难降解的染料分子甲基橙溶液为目标污染物，研究发现改性后的吸收光谱出现较大程度的红移，证明了可见光化效果显著。因此本文考察贵金属Ag 和稀土金属Sm共掺杂改性光催化剂的性能，进一步探索这两种离子之间的协同作用。

1 实验部分

光催化剂的制备过程见图1。

30min

图1 光催化剂的制备过程

本文的目标污染物是40mg/L的甲基橙溶液，以它的降解效果评价催化剂的性能。

2 表征和分析讨论 2.1 光催化活性测试

图2 煅烧温度500℃下不同离子掺杂配比在紫外光源下的光催化

性能曲线

经过Ag、Sm两种元素共掺杂改性后光催化剂由图1可以看到活性进一步提高，改性光催化剂不仅受离子掺杂浓度的影响，还与不同离子的摩尔配比有关。通过大量实验得到，贵金属Ag和稀土金属元素Sm的最佳掺杂量分别为0.5％、0.1％。这两种离子间存在协同机制。

aTiAg（0.5）Sm（0.1）400；bTiAg（0.5）Sm（0.1）500；c TiAg（0.5）Sm（0.1）600

dTiAg（0.5）Sm（0.1）700；e Ti500

图3 不同温度煅烧制备样品在紫外光源下对光催化性能的影响

在贵金属Ag和稀土金属元素Sm的最佳掺杂量分别为0.5％、0.1％下考察不同煅烧温度的影响。如图3所示，500℃时为最佳煅烧温度，此时光催化活性最优。

3 结论 

贵金属Ag和稀土金属元素Sm这两种元素由于协同作用可以使光催化剂的活性得到提高。本文中，500℃是最优煅烧温度，2h是最佳煅烧时间，Ag、Sm最佳摩尔配比是0.5∶0.1，在此条件下光催化活性最高。

参考文献

[1]Chao H.E.，Yun Y.U.，et a1. Effect of silver doping on the phase transformation and grain growth of sol-gel titania powder[J]. Journal of the European Ceramic Society，2003，23：1457-1464.

[2]林乐瑜，程永清，等. 镧、银离子掺杂对TiO 2光催化活性的影响[J]. 钛工业进展，2010，27（5）：23-27.

高效光催化剂的制备及应用

刘倩1 郑经堂2

1. 东营职业学院 山东 东营 257000

2. 中国石油大学（华东）重质油国家重点实验室 青岛 266555

摘要：采用sol-gel法制备了一种新型高效光催化剂，利用重金属离子Ag和稀土金属离子Sm共掺杂改性纳米粒子TiO 2，降解产物是甲基橙染料废水。研究表明，500℃是最优煅烧温度，2h是最佳煅烧时间，Ag、Sm最佳摩尔配比是0.5∶0.1，在此条件下光催化活性最高。

关键词：银、钐共掺杂 二氧化钛 甲基橙 光催化基金项目：国家自然科学基金资助项目（21176260）；山东省自然科学基金资助项目（ZR2009FL028）资助