铁、铬离子掺杂对tio薄膜光催化活性的影响

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------铁、铬离子掺杂对TiO2薄膜光催化活性的影响第１６卷第４期２００１年７月无机材料学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｏｒｇａｎｉｃＶｏｌ，１６．ＮＯ．４Ｊｕｌ一２００１Ｍａｔｅｒｉａｌｓ文章编号：ｉ０００－３２４Ｘ（２００１）０４－０７４２－０５铁、铬离子掺杂对Ｔｉ０２薄膜光催化活性的影响于向阳，程继健（华东理Ｉ大学无机材料研究所，上海２００２３７）摘要：

2、采用溶胶一凝胶法在釉面砖表面制备了均匀的ＴｉＯ。薄膜，并研究了铁、铬离子掺杂对Ｔｉ０２光催化性能影响．对罗丹明Ｂ的光降解实验表明，适量的铁、铬离子掺杂均可提高Ｔｉ０２薄膜的光催化活性，铁离子的掺杂效果明显高于铬离子，而铬离子的掺杂方式影响Ｔｉ０２薄膜的光催化活性，这主要基于它们不同的掺杂机理．关键词：二氧化钛’掺杂ｊ光催化性能中圉分类号：Ｏ６４３文献标识码：Ａ１引言随着社会发展和人们生活水平的提高，环境悸染日益影响到人们——————————————————————————————————————--------------------

3、----------------------------------------------------------------------------的健康，而利用半导体Ｔｉ０２光催化材料对环境中各种污染物的明显去除效果已引起世界的广泛关注．在大于其带隙能光照条件下，Ｔｉ０２光催化剂能完全降解环境中的有害有机物，还可氧化去除大气中的氮氧化物和硫化物等有毒气体．另外，Ｔｉ０２光催化材料还具有杀菌．除臭、表面自清洁等功能，可进一步净化、改善我们的生活环境【““．为促进Ｔｉ０２光催化材料的实用化，必须提高其光催化性能，采用离子掺杂无疑是提

4、高其光催化活性的重要手段．离子掺杂可在ＴｉＯ。晶格内引入缺陷位、改变其结晶度或提高其表面羟基位，从而影响其电子一空穴对的复合和表面氧化还原反应．近年来，国内外学者已在这方面作了大量的实验工作，但是，并没有得到一致的结论【““．本文采用溶胶．凝胶法在普通釉面砖表面制备了Ｔｉ０２光催化薄膜，并研究了铁、铬离子掺杂对其光催化性能影响．　２实验方法２．１薄膜的制备本实验采用浸涂方法制备＂ｒｉ０２薄膜．室温下，将钛酸丁酯与所需量一半的乙醇混合并加入少量聚乙烯醇（成膜助剂），制成Ａ液，将另一半乙醇与定量的水、盐酸、冰醋酸的混合制成Ｂ液，然后在剧烈

5、搅拌下将Ｂ液缓慢滴入Ａ液中，即可形成均匀透明的溶胶，掺杂的元素Ｆｅ、ｃｒ以硝酸盐或氯化盐的形式由Ｂ液引入．浸涂时利用提升机将清洗后具有清洁表面的基片垂直匀速浸入溶胶中，再以一定的速度平稳的提拉上来，放入烘箱中，于ｌＯＯｏｃ干燥成为凝胶——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------膜，然后将其放入马弗炉中，在５００。ｃ

6、热处理，保温３０ｍｉｎ即可成为锐钛矿型Ｔｉ０２光催化薄膜．溶胶配制中加入一定量的醋酸，其目的是为了控制钛酸丁酯的水解与聚合反应速度．２．２测试方法收稿日期：２０００－－０７＇－２０，收封倍最稿日期?２０００－０８－０８作者简介；于向阳（１９７０－），男，博士研究生．万方数据　４期于向阳、程继健：铁、铬离子掺杂对Ｔｉ０２薄膜光催化活性的影响７４３Ｔｉ０２薄膜的光催化性能由罗丹明Ｂ染料光降解后的吸光度测定，采用的是７２２型可见光分光光度计（上海第三分析仪器厂）．以１１ｗ的紫外灯为光源，将１２０ｍＬ（１ｘ１０—５ｍｏｌ／Ｌ）罗丹明水溶液放入

7、直径１２０ｍｍ培养皿中，以４５ｍｍ×７５ｒａｍ的釉面砖涂层为催化荆，通过反应液光照射下３ｈ内的最大吸收峰（５５４ｎｍ）处吸光度的变化来测定罗丹明Ｂ的光催化分解反应过程，光源与反应液距离为１２０ｍｍ．为准确测试，需不断搅拌溶液．３实验结果与讨论３．１铁、铬离子掺杂对Ｔｉ０２薄膜光催化活性的影响——————————————————————————————————————--------------------------------------------------------------------------------------

8、----------纯Ｔｉ０２膜及铁、铬离子掺杂的Ｔｉ０２膜的光催化活性如图１所示．由图可知：铁、铬掺杂均可提高Ｔｉ０２薄膜的光催化性能，其最佳掺杂量以摩尔分数计均为０．０５％．从掺杂效果来看，虽然铁离子与铬离子具有相近