Zr掺杂TiO2纳米粒子的合成及光催化性能研究

作者：任庆云^*; 王松涛; 李汶静; 范荫恒

来源：功能材料, 2021, 52(11): 11164-11168.

• Zr掺杂
• TiO2纳米粒子
• 微观形貌
• 红移现象
• 光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了不同含量Zr掺杂的纳米TiO2粉体,通过XRD、SEM、UV-Vis、PL和光催化性能分析等对Zr掺杂TiO2纳米粒子的各项性能进行了表征。结果表明,所有含量Zr掺杂的TiO2纳米粒子的结构均为锐钛矿型,且衍射峰型较尖锐,无其他杂质峰出现,其纯度和结晶度均较高;分析晶胞参数发现,Zr成功地掺杂进入了TiO2的晶格;未掺杂Zr的TiO2纳米粒子颗粒分布不均匀,且尺寸大小偏差较大;掺入少量的Zr后,颗粒分散度得到了轻微改善,颗粒呈现出较为规则的球型,表面粗糙度稍有增加,当Zr含量为3%(质量分数)时,改善效果最佳;当Zr含量为5%(质量分数)时,过量的Zr会附着在TiO2表面,从而导致其光滑性和分散性变差、表面活性降低;掺入不同含量Zr后的TiO2纳米粒子的吸收边带均出现了轻微的红移现象,使得TiO2纳米粒子对光的吸收能力增强,在可见光下的光催化性能得到提高;Zr的掺入使TiO2纳米粒子的光生电子和空穴的复合得到了明显减弱,这有助于TiO2纳米粒子光催化性能的提高;未掺杂Zr的TiO2纳米粒子的降解效率在120 min时为12.3%,当Zr的含量为3%(质量分数)时,TiO2纳米粒子的降解效率最高为87.3%,但Zr掺量较多时,光催化性能反而出现了轻微下降,由此可见,Zr的最佳掺量为3%(质量分数)。

• 单位
  集宁师范学院; 辽宁师范大学