稀土Ce掺杂对ZnO结构和光催化性能的影响.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)FebruaryActaJP.一Chim.Sin.2011,27(2),505-512505[Article]www.whxb.pku.edu.crl稀土Ce掺杂对ZnO结构和光催化性能的影响余长林杨凯’余济美彭鹏’操芳芳’李鑫’周晓春’(江西理工大学材料与化学工程学院,江西赣州341000;香港中文大学化学系,香港)摘要:采用共沉淀.焙烧法合成了一系列不同含量的稀土Ce掺杂的ZnO光催化剂.利用傅里叶变换红外(FT_IR)光谱、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vi

2、s)光谱、光致发光(PL)谱等技术对所制备的光催化剂进行了系列表征.以酸性橙lJ脱色降解为模型反应,考察了掺杂不同含量的铈及不同焙烧温度对ZnO的物理结构和光催化脱色性能的影响.结果表明:掺入质量分数(w)为2%的铈可以明显改善氧化锌表面状态,有利于产生更多的表面羟基:同时可以抑制光生电子与光生空穴(e一/h)的复合,显著提高光催化脱色活性和光催化稳定性:焙烧温度对光催化剂的晶体结构、表面性能和光催化活性产生较大影响,500。C的焙烧处理使样品的结晶度较高,同时催化剂颗粒粒径较细,表面具有丰富的羟基.但过高的焙烧温度(600—800。C)将导致

3、催化剂的物理结构发生恶化。降低光催化性能.关键词:铈掺杂:氧化锌;焙烧:光催化:羟基:酸性橙中图分类号:0643;TB321EfectsofRareEarthCeDopingontheStructureandPhotocataIyticPerformanceofZn0YUChang—Lin’lYANGKai’YUJimmyCPENGPeng’CAOFang—Fang’LlXjn’ZHOUXiao—Chun’(SchoolofMaterialsandChemicalEngineering,JiangxiUniversityofScienceand

4、Technology,Ganzhou341000,JiangxiProvince,PR.China,"2DepartmentofChemistry,TheChineseUniversityofHongKong,HongKong,PR.China)Abstract:AseriesofZnOphOtOcataIystsdopedwithdifferentamountsofceriumwerepreparedbyco—precipitationandthencalcinedatdiferenttemperatures.ThepreparedpureZ

5、nOandCe.dopedZnOsampleswerecharacterizedbyX-raydifraction(XRD),FouriertransformInfrared(FT-lR)spectroscopy,scanningelectronmicroscopy(SEM),UV-visible(UV-Vis)spectroscopy,andphotoluminescence(PL)spectroscopy.Thephotocatalyticactivityofthesampleswasevaluatedbythephotodegradati

6、onofacidorangellunderUVlight=365nm)irradiation.FT-lRresultsshowedthatZnOdopedwith2%(w,massfraction)ceriumhadfarmoreOHgroupsoverthesurfaceofthedopedsamplethanthepureZnO.Atthesametime,PLtestsindicatedthatthepresenceof2%(ceriumefectivelysuppressedtherecombinationofthephotogener

7、atedhole-electronpairs.Ontheotherhand,thecalcinationtemperaturesInfluencedthecrystallinityandcrystalsizeofthecatalysts.XRDtestsindicatedthatthesamplecalcinedat500。Chadgoodcrystallinityandasmallcrystalsizewhileelevatedtemperaturetreatmenlf600—800。C)wouldresultinsinteringandin

8、creasethecrystalsize.Attheoptimalcalcinationtemperatureof500。Candat2%fw)cer

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