吸附相反应制备过渡金属离子掺杂TiO_2光催化剂

通过吸附相反应技术制备多个过渡金属离子掺杂的TiO2光催化剂,结合甲基橙光降解实验研究不同离子及其掺杂量对复合催化剂结构和活性的影响。TEM和紫外可见光谱分析显示,掺杂对复合光催化剂的形貌和吸收光谱均无影响。XRD结果表明,掺杂金属离子进入了TiO2晶格结构取代了Ti4+而抑制其结晶。掺杂离子大小与Ti4+越接近或掺杂量越高,其对TiO2结晶的抑制越明显。光降解实验结果表明,Fe3+和Cd2+的掺杂都存在最优掺杂量,但不同离子半径导致了不同的最优掺杂量。低掺杂量的Co2+对复合催化剂的活性没有影响,较高掺杂量的Co2+容易引起截流子复合而降低其催化活性。

La^(3+)掺杂对吸附相反应制备TiO_2复合催化剂的结晶过程及弱紫外光下活性的影响

利用吸附相反应技术制备弱紫外光响应的高效催化剂,并通过XRD、XPS以及HRTEM探索了不同焙烧温度下La3+掺杂量对TiO2结晶过程的影响.结合弱紫外光下甲基橙的降解反应,深入研究催化剂结晶过程的变化对弱紫外光下催化剂活性的影响.结果表明,La3+掺杂会抑制TiO2的结晶过程.当焙烧温度或者掺杂量较低时,La3+不能进入TiO2的晶格结构但会轻微地抑制TiO2的结晶过程;未进入晶格结构的La3+存在会引入光生载流子的浅能级捕获中心,在弱光体系中极大提升了催化剂的活性.当La3+的掺杂量为0.05%(原子分数)时,经过900℃焙烧后催化剂降解能力最高,其活性超过商用P25的2倍多.在较高La3+掺杂量(超过0.20%)时,900℃焙烧后一定量La3+进入TiO2的晶格结构而大大抑制了TiO2结晶;这种强烈的抑制作用使得催化剂中存在大量无定形结构TiO2,无定形TiO2甚至多于700℃焙烧后的催化剂,反而大大抑制了弱光体系中催化剂活性.