2光催化剂的制备与性能'>多元掺杂负载型TiO2光催化剂的制备与性能

摘 要：为了提高TiO2光催化剂日光催化性能及解决催化剂回收问题，采用微乳液法制备了La3+、Fe3+、Co2+、Ce4+共掺杂TiO2/粉煤灰微珠光催化剂，用紫外-可见分光光度计测定了光催化剂的可见光吸收性能，用能谱仪(EDS)分析了催化剂的元素含量，以甲基橙为模型污染物考察了催化剂的光催化性能。实验结果表明：掺杂复合粒子在可见光区吸光性能均高于TiO2/漂珠；且多元素掺杂有协同作用，催化剂的吸收边带红移更多，对可见光的吸收也更强。日光照射下，(Co2+,Fe3+,Ce4+)三元共掺杂催化剂的活性≈ (La3+,Ce4+)二元共掺杂催化剂的活性>Fe3+、La3+单掺杂催化剂的活性。

关键词：共掺杂；负载；TiO2；光催化剂

中图分类号：TB332∶O 614 文献标识码：A

文章编号：1672-1098(2012)02-0018-04

收稿日期：2012-03-01

基金项目：安徽省教育厅自然科学研究基金重大资助项目（ZD200903）；淮南市科技专项基金资助项目

作者简介：薛茹君(1963-), 女, 教授, 博士, 从事工业催化、纳米材料、矿物加工等方面教学与研究。

Study of Preparation and Performance of carried co-doped TiO2 Photocatalyst

Xue Ru-jun， Dai Xin-ying， Huang Jing

（School of Chemical Engineering and Technology， Anhui University of Science and Technology， Huainan， China； 232001）

Abstract:Co-doped TiO2／cenosphere photocatalysts with La3+， Fe3+， Co2+， Ce4+ were prepared by microemulsion method. The visible light absorption performances of the co-doped TiO2／cenosphere photocatalysts were investigated by UV-visible spectrophotometer. The content of the finite element of catalysts were analyzed by EDS. The catalytic activity of the photocatalyst was studied with methyl orange as model pollution. The results show that in visible light range the absorption ability of the doped composite particles was better than TiO2／cenosphere. Multi-doping for TiO2／cenosphere has synergism effect. Co-doping makes the red-shift of the absorbing band more and the absorption ability for visible light greater. The sunlight photocatalytic activity of the (Co2+， Fe3+， Ce4+)-TiO2／cenosphere≈(La3+， Ce4+)-TiO2／cenosphere> La3+ (or Fe3+)-TiO2／cenosphere.

Key words: co-doped；carried； TiO2；photocatalyst

TiO2光催化剂对各类有机物废水有效进行光催化反应分解为CO2和H2O，达到除毒、脱色、矿化，从而最终消除其对环境的污染［1］。但由于TiO2只能被紫外光激发，对太阳能的利用率很低；且光量子效率较低，故而影响了其应用。为了提高其光催化过程的量子效率，有不少研究者从掺杂、表面改性等角度进行了研究。研究表明，在纳米TiO2的制备中，通过掺杂特定的离子，可使TiO2具有某一方面的持性，以期达到特殊的用途［2］。可供掺杂的离子众多，从经济、实用、理论研究角度来看，掺杂金属离子的方法更具有优势，其中过渡金属掺杂和稀土离子掺杂改性日益引起关注［3-5］。催化剂的固定问题是其应用中一个更为实际的问题，近年来人们开始研究负载型TiO2光催化剂的制备［6］。粉煤灰微珠化学性质稳定、热稳定性好、质轻无毒、价格低廉，作为催化剂载体性能良好［7］。

本文研究以微乳液法制备共掺杂粉煤灰微珠负载TiO2光催化剂，旨在解决催化剂回收问题及日光降解性能，为实现TiO2光催化剂的工业化应用提供基础。

1 实验部分

1.1 实验药品与仪器

TiCl4(C.P)，宜兴市展望化工试剂厂；粉煤灰漂珠，淮南电厂；TX-100、油酸、硝酸铁、硝酸镧、硫酸铈、硫酸钴皆为分析纯试剂。