TiO2／SnO2复合光催化剂耦合效应.pdf

维普资讯 物理化学学报 (WufiHuaxueXuebao) ActaPhys．一Chim．Sin．，2001，17(3)：265～269 265 TiO：／SnOz复合光催化剂的耦合效应 刘 平 周廷云 林华香 傅 贤智 福【州大学光催化研究所．福州 350002) 摘要 采用改进的 -gel技术制备 TiOz／SnOz耦台型半导体光催化剂 ，利用 XRD、气相色谱仪 ．粒度仪和表面光 电压装置等研究了耦合型半导体光催化机理和光催化效率的影响因素．并通过降解 甲醛探讨其在空气污染治理 中 的作用 实验结果表 明．添加20％ ot‘o1)SnOz的复合半导体光催化剂，其光催化效率 比纯 TiO 高一倍 以上 据 实验结果和粒子紧密堆积原理 ，提 出强耦合效应和弱耦舍效应的光催化反应模型，井用此模型较好地解释 了 TiO：／SnO=复合型半导体光催化剂 的光催化效率随SnO=含量变化规律 关键词 ： 光催化． 耦舍效应 ． n ／SnO= TiO 以其无毒、抗光腐蚀性好等特点成为最为 型半导体光催化剂 的耦合效应从理论上怍初步探 常见的光催化剂，但纯TiOz催化剂的光催化效率较 讨．根据粒子紧密堆积原理，提 出了针对复合型半 低，研究结果表明，金属离子掺杂 、贵金属修饰 、表面 导体光催化剂的强耦合效应和弱耦合效应的光催化 增敏和复合半导体等方法均能提高TiO 的光催化 反应模型，并用此模型较好地解释了TiO ／SnO 复 活性，其 中复合半导体法被证明是一种有效技术 ． 合型半导体光催化剂的光催化效率随sno2含量变 同时人们还发现，光催化活性随复合半导体中掺杂 化规律 量的变化存在极大值，意即过多的掺杂将产生负面 影响．对于上述现象有若干种解释，较常见的解释 1 实 验 有两种：其一，两种能带结构不同的半导体复合时， 1．1 溶胶制备和溶胶粒度分析 两者导带电势差使其中电势较低的半导体中光生电 按一定的比例将 SnCL ·5HO(分析纯)加人异 子转移到电势较高的半导体，空穴则向相反方向移 丙醇 (或其它醇类)中，在 6o一100℃恒温水浴中加 动，结果使 TiCh光生 电子与空穴有效分离并提高其 热，回流 lh，得到淡黄色的异丙醇锡 然后在 150 光催化效率 “；其二，复合氧化物的表面酸性比单 mL的水中加入 自制的异丙醇锡，激烈搅拌 24～72 一 氧化物的有所增强，酸性增强导致 TiO 光催化活 h形成均匀、透 明和稳定的sn 溶胶 ，TiO 溶胶通 性提高 ．但是，上述两种解释还不能可靠和定量 过钛酸四丁酯 (分析纯)水解得到，其具体制备方法 地解释 Tjo2催化剂的光催化活性随添加物含量的 参见文献 [8】．TiO 和 SnO 溶胶分别存放足够长时 变化规律 ．本文试图从构成光催化剂的混合纳米粒 间(一般需一周时间)，促使部分胶粒晶棱化 ．然后 子堆积结构来分析上述变化规律 ．此外，光催化剂 将 Tio2、SnO 胶混合均匀形成Tio2／SnCh溶胶．溶 复合方式大体上可分成复合型 和包覆型 两类， 胶粒度分布由Zetasizer3000型粒度分析仪测定 ． 复合型复合半导体光催化剂在分解有机废气中的应 1．2 光催化膜制备 用还鲜见报导 ．本文以典型的室内致癌污染物甲醛 用长为 10NITI、内径约 3mm、外径 约5mm的 作为反应物，研究了s0l—geJ法制各的TiO ／SnO2复 玻璃环，先后用 自来水 、丙酮和去离子水的超声波清 合型光催化膜的光催化活性，并对 TiO／SnCh复合 洗后烘干备用 ．通过提拉法或浸渍法在玻璃环的内