可见光响应SO2－4／Ce-TiO2的光谱特征及催化性能

摘要：

采用溶胶‐凝胶法制备了Ce掺杂 T iO2，经 H2 SO4处理得到酸化Ce掺杂 T iO2。利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、吡啶吸附红外光谱（Py‐FTIR）、紫外‐可见光漫反射光谱（UV‐Vis）及X射线光电子能谱（XPS）技术对样品的性质进行了表征，以罗丹明B（RhB）在样品上的可见光催化降解为模型反应，评价了所制备样品的光催化性能。XRD测试结果表明，铈掺杂使 TiO2产生晶格缺陷、粒径减小，有利于光生电荷的转移，继而提高催化剂的活性；FTIR谱图说明SO2－4以桥式双齿配位吸附形式存在；Py‐FTIR谱图显示，酸化铈掺杂TiO2样品表面同时存在Br?nsted和Lewis酸位，但以Lewis酸为主。Lewis酸中心的缺电子性质有利于样品表面的光生电子与光生空穴分离，从而改善催化剂的活性；UV‐Vis结果表明，Ce掺杂减小了TiO2的带隙能，引入的杂能级能够捕获导带上的光生电子和价带上的光生空穴，降低光生电子‐空穴对的复合几率；同时还可以使能量较小的光子激发杂能级上捕获的电子，拓宽光响应范围；XPS分析表明SO2－4／Ce‐TiO2样品上同时存在Ce3＋／Ce4＋的混合价态，Ce3＋／Ce4＋氧化‐还原转换有助于TiO2受光激发后产生的光生电子和空穴的分离，从而提高光量子效率。酸化Ce掺杂TiO2对RhB的可见光催化降解反应有很好的活性，实验结果证明，H2 SO4酸化和Ce掺杂的协同作用改善了样品的可见光响应，促进了其可见光催化反应活性。

关键词：可见光、二氧化钛、掺杂、铈、光谱特征

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分类号：O643(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家自然科学基金项目20966006;内蒙古自治区自然科学基金项目2014MS0218

在线出版日期：2016-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1133-1138