李金泽黄洁陈浩厉以宇苏晓东
材料研究学报
用溶胶--凝胶法制备TiO2以及La掺杂TiO2的前驱体凝胶, 将其均匀旋涂不同层数制备出不同厚度的薄膜, 研究了La掺杂对TiO2薄膜结晶性能、表面形貌、光学特性和亲水性能的影响. 结果表明: 在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜; 随着La掺杂量的增加, 薄膜中TiO2晶粒会变大, 同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移. 掺La的TiO2 薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品, 主要原因是到达表面的活性载流子相对减少. 一方面, 大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长, 电子--空穴对的复合几率也随之变大; 另一方面, 未完全替代Ti的La可能成为光生电子--空穴对的复合中心. 因此, 通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角.
关键词:
无机非金属材料
,
sol–gol
,
TiO2 thin film
,
La doping, contact angle
,
null
孙剑
,
刘守新
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00928
以钛酸四丁酯和硝酸镧为原料, 采用溶胶-凝胶法, 制备出La掺杂TiO2膜. 采用X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)、低温氮物理吸附、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构进行表征. 以气相甲苯为模型物, 在自制光催化反应器中考察了催化剂在可见光下对气相有机污染物的去除性能. 结果表明, La掺杂可诱发催化剂的可见光催化活性, 500℃热处理的2.8%mol La掺杂TiO2膜在60min内即可完全去除6110.18mg/m3的气相甲苯; 掺入的La主要以La2O3的形式存在, 同时有一部分形成Ti-O-La键; La掺杂可抑制TiO2锐钛矿相向金红石相转变、提高相转变温度、减小晶粒尺寸及增大催化剂比表面积; La/TiO2薄膜表面光滑、致密, La的引入能有效抑制TiO2膜气孔的产生; La掺杂可提高TiO2在可见光区的吸收, 使催化剂吸收边向长波移动; La的f轨道的电子跃迁和TiO2晶格扭曲是催化剂可见光活性提高的重要原因.
关键词:
可见光
,
La doped
,
TiO2
,
film
,
toluene
