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《過渡金屬離子摻雜改性TiO2的光催化性能研究進(jìn)展.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、第22卷第2期催化學(xué)報2001年3月VOI.22NO.2ChineseJOurnaIOfCataIysisMarch2001文章編號：0253-983（72001）02-0215-04過渡金屬離子摻雜改性TiO的光催化性能研究進(jìn)展2劉暢，暴寧鐘，楊祝紅，陸小華（南京化工大學(xué)化工學(xué)院，南京210009）摘要：對近年來利用過渡金屬離子摻雜改性TiO2的光催化性能研究進(jìn)行了綜述.分析了摻雜金屬離子的種類、摻雜濃度和摻雜制備方式等對TiO2光催化性能的影響，并提出了今后的研究方向.關(guān)鍵詞：二氧化鈦，光催化，過渡金屬，摻雜，改性中圖分類號：O643文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A近年來
2、，TiO2的光催化性能日益受到人們的重附物發(fā)生反應(yīng)之前，容易進(jìn)行直接或間接的復(fù)合，使視.由于TiO2具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗磨損性、光量子效率降低。因此，電子與空穴的復(fù)合時間越低成本以及可直接利用太陽光等優(yōu)點，因而在光電長，界面電荷傳輸速率常數(shù)越大，則催化劑的光活性轉(zhuǎn)換、光化學(xué)合成以及光催化氧化環(huán)境污染物等方越高.面具有廣闊的應(yīng)用前景［1~3］.但是，由于TiO光催由于過渡金屬元素存在多化合價，在TiO2中摻2化劑帶隙較寬（3.2eV），只能被波長較短的紫外線雜少量過渡金屬離子，可使其成為光生電子-空穴對激發(fā)，故使得太陽能的利用率很低；而且，由于光激的淺勢捕
3、獲阱，延長電子與空穴的復(fù)合時間，從而提發(fā)產(chǎn)生的電子與空穴的復(fù)合，導(dǎo)致光量子效率很低.高TiO2的光催化活性.而且，由于多種過渡金屬離為克服這兩個缺點，人們使用多種手段對TiO2進(jìn)行子具有比TiO2更寬的光吸收范圍，故可更有效地利改性，其中包括貴金屬修飾、半導(dǎo)體復(fù)合、染料敏化用太陽能.和過渡金屬離子摻雜等［4，5］.過渡金屬離子摻雜可在TiO2晶格中引入缺陷2影響摻雜效果的因素位置或改變結(jié)晶度，從而影響電子與空穴的復(fù)合；2.1摻雜離子的種類為提高TiO2的光量子效某些金屬離子的摻入還可以擴展光吸收波長的范率，人們嘗試用各種過渡金屬離子進(jìn)行摻雜.王艷芹等［6，7
4、］研究了摻雜過渡金屬離子對TiO光催化圍.本文對近年來過渡金屬離子摻雜改性TiO2的2性能和光電性能的影響；岳林海［8］和于向陽等［9］研光催化性能研究進(jìn)行綜述.究了稀土元素?fù)诫s對TiO2光催化活性的影響；張峰等［10］報道了TiO中摻雜V離子擴展了對光的1TiO2光催化及摻雜機理2是n型半導(dǎo)體，由于其極性較強，故易吸響應(yīng)范圍；文獻(xiàn)［11~19］對Fe3+摻雜TiO進(jìn)行了TiO22收水分在表面形成!T（i!）OH.當(dāng)受到能量大詳細(xì)的研究；Sakata等［20］研究了TiO中摻雜Cu2+2于禁帶寬度的光子照射時，將生產(chǎn)強還原性的導(dǎo)帶后對可見光的響應(yīng)；Iwasa
5、ki等［21］研究了摻雜CO2+電子和強氧化性的價帶空穴，價帶空穴可直接將吸的TiO2對可見光的活性。有些金屬離子的摻雜提附的有機物氧化，或者被!T（i!）OH捕獲生成高了TiO2的光活性，有些金屬離子的摻雜則影響很［!T（i!）OH·］+，進(jìn)而將吸附在TiO表面的有小，有的甚至降低了TiO的光活性?？偟目磥?，摻22機物氧化.導(dǎo)帶電子則可被!T（i!）OH捕獲，生雜不同的過渡金屬離子，影響摻雜效果的因素可能成淺勢阱的!T（i"）OH；或者被!T（i!）捕有以下幾個方面：獲生成深勢阱的!T（i"）OH；將吸附的金屬離（1）摻雜離子電位摻雜的目的是在TiO2中子
6、還原，或者與吸附的氧經(jīng)過一系列反應(yīng)最終生成引入捕獲阱，使光生電子和空穴得到有效分離.因羥基自由基.另外，光激發(fā)產(chǎn)生的電子及空穴與吸此，摻雜離子的能級位置對摻雜效果具有重要的影收稿日期：2000-10-09.第一作者：劉暢，男，1976年生，博士研究生.聯(lián)系人：陸小華.TeI：（025）3316755-3025；Fax：（025）3211316；E-maiI：xhIu@nuct.edu.cn.基金項目：國家杰出青年科學(xué)基金（29925616）和江蘇省科委應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金（BJ98060）資助項目.2l6催化學(xué)報第22卷響.Mizushima等［22］從光電流實
7、驗數(shù)據(jù)出發(fā)，通過增加，羅丹明B在催化劑上的吸附性能變化不大；半經(jīng)驗計算，得出過渡金屬離子在金紅石型Tio中隨著MO5+摻雜濃度的增加，羅丹明B在催化劑上2的能級；這些結(jié)果由MO等［23］的理論計算結(jié)果得到的吸附顯著增強，因而使光生載流子容易與吸附物驗證.Fe3+/Fe2+能級靠近Tio導(dǎo)帶，而Fe4+/進(jìn)行反應(yīng)，增強光催化效果.2Fe3+能級靠近Tio價帶，因而Fe3+既可成為電子!"!摻雜離子的濃度過渡金屬離子摻雜的濃度2一般存在一個最佳值.如ChOi等［25］的實驗結(jié)果表的淺勢捕獲阱，也可成為空穴的淺勢捕獲阱；捕獲明，F(xiàn)e3+的最佳摻雜濃度為!（Fe3+
8、）=0.5%.摻雜的載流子容易釋放出來，因而減少了電
