化学学报 2009, 67(24) 2759-2764 DOI:     ISSN: 0567-7351 CN: 31-1320/O6

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Zr 离子掺杂
TiO2
可见光响应
光催化
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王恩君
杨辉云
曹亚安
PubMed
Article by Wang, E. J.
Article by Yang, H. Y.
Article by Cao, E. A.
Zr离子掺杂TiO2可见光催化剂光催化活性的研究
王恩君1,杨辉云2,曹亚安3
(a 南开大学物理学院 天津300071) (b 南开大学泰达学院应用物理学院 天津300457)
摘要

本文采用溶胶-凝胶法制备了Zr离子掺杂TiO2光催化剂。光催化降解对氯苯酚实验表明,Zr离子掺杂浓度为10%时活性最高,其紫外光、可见光催化活性分别是纯TiO2的1.5倍和4倍。利用XRD、Raman、XPS、UV-Vis DRS、PL等技术对样品进行了表征,结果表明:Zr离子以取代式掺杂方式进入TiO2晶格,在TiO2导带下方形成掺杂能级,增强了可见光响应,促进了光生载流子的分离,此外Zr离子掺杂在催化剂表面引入大量表面缺陷,增加了表面羟基物种,从而使得Zr离子掺杂TiO2光催化剂的紫外、可见光催化活性显著提高。

关键词 Zr 离子掺杂   TiO2   可见光响应   光催化  
Photocatalytic Activity of Visible-Light-Driven Zirconium Doped TiO2 Photocatalysts
Wang, Enjuna,b Yang, Huiyuna,b Cao, Yaan*,a,b
(a College of Physics, Nankai University, Tianjin 300071) (b Applied Physics School, Teda College, Nankai University, Tianjin 300457)
Abstract:

TiO2 doped by different contents of zirconium ions were prepared by sol–gel method. The experiments of 4-chlorophenol photocatalytic degradation showed that TiO2 with zirconium doped content at 10% exhibits the best photocatalytic activity. Its photocatalytic efficiency is 1.5 and 4 times as high as that of pure TiO2 under ultraviolet and visible light. The samples were characterized by XRD, Raman, XPS, UV-Vis DRS and PL. It was revealed that zirconium ions substituted the lattice titanium ions in TiO2 lattice. And thus, the doping energy level attributed to the zirconium dopant was located at 0.3 eV below the conduction band of TiO2, which enhanced the response to the visible light and accelerated the separation of photogenerated carries. In addition, more surface defects and hydroxyls were presented on the surface of zirconium doped TiO2. Consequently, the zirconium doped TiO2 showed improved photocatalytic activity for photodegradation of 4-chlorophenol compared to pure TiO2 under both UV and visible light irradiation.

Keywords: Zr ion doping   TiO2   visible-light response   photocatalysis  
收稿日期 2009-06-05 修回日期 2009-08-04 网络版发布日期 2010-02-04 
DOI:
基金项目:

国家自然科学基金(Nos. 20573060,50872056)

通讯作者: 曹亚安
作者简介:
作者Email: caoyaan@yahoo.com

参考文献:

1 Fujishima, A.; Zhang, X.; Tryk, D. A. Surf. Sci. Rep. 2008,63, 515. 
2 Thompson, T. L.; Yates, J. T. Jr. Chem. Rev. 2006, 106,4428.
3 Chen, X. B.; Mao, S. S. Chem. Rev. 2007, 107, 2891.
4 Cao, Y.; Yang, W.; Zhang, W.; Liu, G.; Yue, P. New J.Chem. 2004, 28, 218.
5 Zhu, J.; Ren, J.; Huo, Y.; Bian, Z.; Li, H. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 18965.
6 Yang, Y.; Wang, H.; Li, X.; Wang, C. Mater. Lett. 2009, 63,331.
7 Li, F. B.; Li, X. Z.; Hou, M. F. Appl. Catal. B 2004, 48, 185.
8 Nagaveni, K.; Hegde, M. S.; Madras, G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 20204.
9 Bhattacharyya, K.; Varma, S.; Tripathi, A. K.; Bharadwaj, S. R.; Tyagi, A. K. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 19102.
10 Jing, L.; Xin, B.; Yuan, F.; Xue, L.; Wang, B.; Fu, H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 17860.
11 Soni, S. S.; Henderson, M. J.; Bardeau, J. F.; Gibaud, A. Adv. Mater. 2008, 20, 1493.
12 Huang, D.-G.; Liao, S.-J.; Dang, Z. Acta Chim. Sinica 2006,64, 1805 (in Chinese). (黄冬根, 廖世军, 党志, 化学学报, 2006, 64, 1805.)
13 Chen, D.; Jiang, Z.; Geng, J.; Wang, Q.; Yang, D. Ind. Eng.Chem. Res. 2007, 46, 2741.
14 Long, H.-J.; Meng, Q.-J.; Yuan, J.; Yang, W.-S.; Cao, Y.-A. Acta Chim. Sinica 2008, 66, 657 (in Chinese). (龙绘锦, 孟庆巨, 元晶, 杨文胜, 曹亚安, 化学学报,2008, 66, 657.)
15 Chang, S.; Doong, R. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 20808.
16 Wang, Y.; Liu, S.; Lüb, M.; Wang, S.; Gu, F.; Gai, X.; Cui, X.; Pan, J. J. Mol. Catal. A 2004, (2), 137.
17 Venkatachalam, N.; Palanichamy, M.; Arabindoo, B.; Murugesan, V. J. Mol. Catal. A 2007, 266, 158.
18 Lukac, J.; Klementova, M.; Bezdicka, P.; Bakardjieva, S.;Subrt, J.; Szatmary, L.; Bastl, Z.; Jirkovsky, J. Appl. Catal. B 2007, 74, 83.
19 Gao, B.; Ma, Y.; Cao, Y.; Yang, W.; Yao, J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 14391.
20 Lukac, J.; Klementova, M.; Bezdicka, P.; Bakardjieva, S.;Subrt, J.; Szatmary, L.; Gruskova, A. J. Mater. Sci. 2007, 42, 9421.
21 Yang, J.; Ferreira, J. M. F. Mater. Res. Bull. 1998, 33, 389.
22 Zou, H.; Lin, Y. S. Appl. Catal. A 2004, 265, 35.
23 Das, D.; Mishra, H. K.; Parida, K. M.; Dalai, A. K. J. Mol.Catal. A 2002, 189, 271.
24 Takano, I.; Isobe, S.; Sasaki, T. A.; Baba, Y. Appl. Surf. Sci. 1989, 37, 25.
25 Bastl, Z.; Senkevich, A. I.; Spirovova, I.; Vrtilkova, V. Surf.Interface Anal. 2002, 34, 477.
26 Cao, Y.; Meng, Q.; Yang, W.; Yao, J.; Shu, Y.; Wang, W.; Chen, G. Colloids Surf. A 2005, 262, 181.
27 Cao, Y.; Yang, W.; Chen, Y.; Du, H.; Yue, P. Appl. Surf. Sci. 2004, 236, 223.
28 Kesselman, J. M.; Weres, O.; Lewis, N. S.; Hoffmann, M.R. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2637.
29 Qiu, X.; Zhao, Y.; Burda, C. Adv. Mater. 2007, 19, 3995.
30 Nagaveni, K.; Hegde, M. S.; Madras, G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 20204.
31 Serpone, N.; Lawless, D.; Khairutdinov, R. J. Phys. Chem.1995, 99, 16655.
32 Saraf, L. V.; Patil, S. I.; Ogale, S. B.; Sainkar, S. R.; Kshirsager, S. T. Int. J. Mod. Phys. B 1998, 12, 2635.
33 Linsebigler, A. L.; Lu, G. Q.; Yates, J. T. Jr. Chem. Rev.1995, 95, 735.
34 Sclafani, A.; Herrmann, J. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13655.
35 Yu, J. C.; Lin, J.; Kwok, R. W. M. J. Phys. Chem. B 1998,102, 5094.

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15.雷雪飞,薛向欣 .不同复合体系对含钛高炉渣光催化还原Cr(VI)的影响[J]. 化学学报, 2008,66(22): 2539-2546

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