蒋 乐，魏 琪，周 彬，汪 洋

(浙江理工大学理学院，杭州 310018)

Gd掺杂和Gd/N共掺杂TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

蒋 乐，魏 琪，周 彬，汪 洋

(浙江理工大学理学院，杭州 310018)

采用溶胶凝胶法分别制备Gd掺杂和Gd/N共掺杂纳米TiO2光催化剂，用XRD、TEM、SEM等手段表征TiO2光催化剂的形貌组织，用UV-Vis DRS、PL测试其光学性能。研究Gd掺杂量和Gd/N共掺杂量分别对二氧化钛在紫外和可见光下降解甲基橙性能的影响并分析其机理。结果表明：1.5%Gd掺杂TiO2经7.6 h紫外线照射下对甲基橙降解率达到100%，0.5%Gd、8.0%N共掺杂的TiO2经7.6 h可见光照射下对甲基橙降解率达到68.4%。

TiO2；可见光降解；溶胶凝胶法；Gd/N共掺杂

0 引 言

TiO2因为具有氧化还原能力强、化学稳定性好、无污染和成本低廉等优点，在光催化和环保领域有广泛的应用[1]。但TiO2光催化剂还存在着一些不利因素阻碍其多方面应用。一方面是由于锐钛矿TiO2禁带宽度比较大(3.2 eV)，仅能吸收波长小于387 nm的紫外光，太阳能利用率低(紫外光只占5%)，另一方面一般方法制备的TiO2颗粒尺寸较大，表面积较小，光催化速率较低，这些不利因素严重限制TiO2的应用和推广[2]。

为提高TiO2量子效率，许多研究者使用稀土元素对TiO2进行掺杂改性。由于稀土元素具有独特的4f电子结构，比如Gd3+掺杂能够降低光生e-/h+复合速率，提高量子效率，抑制由锐钛矿向金红石转变，减小晶粒尺寸，从而可以提高纳米TiO2光催化活性[3]。El-Bahy等[4]研究镧系元素(La，Nd，Sm，Eu，Gd和Yb)掺杂TiO2的光催化活性，其研究结果显示Gd掺杂的TiO2降解率达到91.8%，比La掺杂和Eu掺杂TiO2降解率高1.8%，Gd掺杂后TiO2的带隙较窄，晶粒尺寸较小，表面积和孔隙体积都较大。……