稀土元素铈钕共掺氧化锌对降解罗丹明B光催化性能的影响

作者：管志远; 张晓伟^*; 王觅堂; 张栋梁; 朱昌乐

来源：无机盐工业, 2022, 54(10): 155-162.

DOI：10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0001

• 氧化锌
• 光催化
• 共掺杂
• 稀土金属铈与钕
• 罗丹明B

采用水热合成法制备纳米级半导体光催化材料，镧系元素是理想的金属掺杂剂，因为其独特的光学性质和未被完全占据的4f轨道，所以掺杂镧系元素可以提高催化剂的活性。最近的研究表明，通过共掺杂两种稀土元素可以更有效地改良光催化剂，不仅可以通过协同效应有效提高催化剂的光吸收能力，同时也对光生载流子的复合产生了抑制。实验采用铈、钕两种镧系元素共掺杂制备改性半导体氧化锌光催化材料。通过XRD、SEM、XPS、EDS、BET、UV-vis和PL对制备的光催化材料进行分析与表征，得到了带隙更窄、比表面积更大、晶粒尺寸更小的高性能改性光催化材料。将其应用在降解废水中罗丹明B实验中，结果表明，2%Ce5.5%Nd掺杂配比的氧化锌在40 min时降解率达到92.2%,60 min时降解率达到98.3%，整体催化性能较单掺杂铈与单掺杂钕相比有了很大的提高。总结分析稀土金属铈、钕共掺杂提高氧化锌光催化性能的原因包括：氧化锌晶格的畸变、杂质能级的产生及稀土离子价态的影响、形貌及比表面积的影响、禁带宽度及稀土离子氧化还原对的产生等。

• 单位
  上海理工大学