In，X(X=B，Ce)共掺杂TiO2光催化活性研究*

张鹏会，李艳春，刘 东，潘凯涛，胡怀生，胡浩斌

(陇东学院 化学化工学院，甘肃 庆阳 745000)

0 引 言

世界人口的增长和工业的快速发展都加速了能源的消耗，同时产生的有毒、有害物质和排放的工业废弃物等导致环境污染与破坏、全球变暖和气候的反常变化[1]。光催化技术是解决这些问题的有效途径之一，其利用丰富、清洁、安全的太阳能来降解污染物，即光化学与催化剂二者结合引发光催化氧化反应[2]。1972年Fujishima等[3]发现在TiO2电极上光催化分解水的现象，标志着多相光催化研究新纪元的开启。TiO2具有良好的生物和化学惰性、很高的介电常数、高的催化活性、低成本，对光腐蚀和化学腐蚀有很好的稳定性，被认为是当前最具有应用潜力的光催化剂之一。此外，利用TiO2光催化降解有机物污染物速度快，对被降解物几乎无选择性且最终将其完全矿化，这样可减少二次污染。然而，TiO2带隙(3.2 eV)较宽，太阳光谱吸收范围窄、光生电子-空穴对易复合、光量子效率低，严重制约其工业化应用。为了拓宽TiO2的光(可见光或太阳光)响应范围，提高光催化性能，常采用金属(Mn、Fe、Ni、Ru、Cu、Ce、Zn和Mo等)和(或)非金属(C、N、S、Cl等)对其进行掺杂改性来提高光催化性能[4-7]。Sharotri等[8]发现Mn和N共掺杂使TiO2的带隙明显变窄(2.4 eV)，在波长为660 nm的可见光照射下，对有机磷酸酯类农药喹啉和2-氯苯酚的最大降解率分别为87.5%和91.7%。这主要是因为掺杂的Mn2+取代晶格中Ti4+，形成氧空位，加速相变，混晶效应使共掺杂TiO2展现出良好的催化活性。Tbessi等[9]利用溶胶-凝胶法制备的Mn，Ce共掺杂TiO2光催化降解双氯芬酸(DCF)，光催化反应动力学符合准一级Langmuir-Hinshelwood模型，表观速率常数为0.012 min-1，DCF去除率达到94%。……