掺铁TiO2纳米薄膜的制备及光催化性能研究

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光谱学与光谱分析

第２５卷

３掺Ｆ？＋对Ｔｉ０２膜光催化活性影响的机理

图７为ｓｌ溶般（小掺铁）单层膜ｓＥＭ照片，图８为ｓｌ溶

胶（掺铁）单层膜ｓＥＭ照片。对于Ｔ如的光催化反应，在催

化剂表面并不存在固定活性中心。因此，表面积是决定反应基质吸附量的蓐要冈素，在晶格缺陷等其他因素相同时，表面积越大，吸附量越大，光催化活性就越高。从｜冬Ｉ７、蝌８中可知，由于Ｆ譬＋的掺杂，Ｔｉ（］２晶粒粒径获得极大改善，远小于不掺铁晶粒粒径，分布较为均匀，同时晶粒团聚情况也太大减轻，聚团粒径从５～１５ｆ蚰减小到１００～３００ｎｍ。薄膜粒

衽细化，使比表面增大，表面原子得咀迅速增加，光吸收效

率提高，从而增加了表面光生载流子的浓度。也因为比表面积的增大，表面键态和电子态与处于颗粒内部时呈现不同性质，表面电子的配位不全导致表面活性位置增多，凶而括性更高，有利于反应物的吸附，从而增大反应几率。

啦．７

ｓＥＭｉｌｎａｇｅ

０ｆｔｈｅ硝＋－哪ｄｏｐｅｄ邢０２ｔｈｉｎ胁岫

掺铁对Ｔｉｑ膜光催化性能的影响不仅限于此，六配位体的Ｆ一＋，Ｔｒ＋离子半径为６９

ｐⅡｌ，７４．５

ｐＩＩ严，较为接近，

№．８ｓ】啪ｉｍ肾０ｆｔｌｌｅＦｅ｜＋－ｄｏｐｅｄＴ她啪“ｎｇｓ

且均为ｄ轨道具有未充满电子的可变价离子。因此，Ｆ分＋离子可轻易取代Ｔｒ＋离子参与Ｔｉ０２晶格构建。由于ＦＰ＋／Ｆ一＋能级靠近Ｔｉ０２导带，Ｆｅ３＋／Ｆｅ４＋能级高于Ｔｉｑ价带，因此Ｆ分＋离子的掺杂既可形成电子捕获阱也可形成空穴捕获阱，这有助丁提高光致电荷分离率，延长载流子寿命，从而增强

光催化活性。

４结论

（１）纳米１１Ｑ膜通过掺杂ＦＰ＋得以使晶粒细化、电子．空穴复合率降低，光催化性能得到改善，掺杂前后对有机污

染物——吖啶橙染料的降解率增加１７％（７０ｍｉｎ），达到

７８．７％，降解速率为原来的１．３８倍。

（２）实际应用中玻璃镀膜前驱体以Ｓ溶胶（ＰＥＧ＝Ｏ

１２

删％）为宜，适量添加ＰＥＧ存助于催化性能的提升，埘吖啶

橙的７０血ｎ的降解率增加４％，达到８１％左右。

（３）实验中玻璃镀膜层数２～５层都有表现出足够的光催化活性，应根据对透光率的要求选用。参

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文

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